Виконала: Гильова Марія
Полімери - високомолекулярні сполуки, речовини з великою молекулярною масою (від декількох тисяч до декількох мільйонів), молекули яких (макромолекули) складаються з великого числа повторюваних угруповань (мономерних ланок). До полімерів відносяться численні природні сполуки: білки, нуклеїнові кислоти, целюлоза, крохмаль, каучук та інші органічні речовини.
Хімія полімерів виникла в зв'язку зі створенням А.М.Бутлеров теорії хімічної будови. А.М.Бутлеров вивчав зв'язок між будівлею і відносною стійкістю молекул, що виявляється в реакціях полімеризації. Подальше свій розвиток наука про полімери одержала головним чином завдяки інтенсивним пошукам способів синтезу каучуку.
За походженням полімери діляться на природні (біополімери), і синтетичні. Природні утворюються в результаті життєдіяльності рослин і тварин і містяться в деревині, вовни, шкіри. Це целюлоза, крохмаль, білки, нуклеїнові кислоти, природні смоли. Синтетичні полімери - це полімери, штучно створені людиною, наприклад, поліетилен і поліпропілен.
Атоми або атомні групи можуть розташовуватися в макромолекулі у виді: відкритого ланцюга (лінійні полімери. Наприклад натуральний каучук); ланцюга з розгалуженням (розгалужені полімери. наприклад амилопектин), і сложниепространственние структури. Полімери, молекули яких складаються з однакових мономерних ланок, називаються гомополимерами (наприклад, целюлоза). Лінійні і розгалужені ланцюги можна перетворити на тривимірні дією хімічних агентів, світла, і радіації, а також шляхом вулканізації.
Макромолекули одного і того ж хімічного складу можуть бути побудовані з ланок різної просторової конфігурації. Якщо макромолекули складаються з однакових чи стереоізомерів з різних стереоізомерів, періодично чергуються, то такі полімери називаються стереорегулярними.
Полімери, макромолекули яких містять кілька типів мономерних ланок, називаються сополимерами. Сополімери, в яких ланки кожного типу утворять досить довгі безупинні послідовності, що змінюють один одного в межах макромолекули, називаються блоксополимерами. До внутрішнього (некінцевим) ланкам макромолекули однієї хімічної будови можуть бути приєднані одна чи кілька ланцюгів іншої будівлі. Такі сополімери називаються щепленими.
Полімери, у яких кожен чи деякий стереоізомери ланки утворять досить довгі безупинні повторювані послідовності, називаються стереоблоксополимерами.
Залежно від складу головного ланцюга полімери поділяють на гомоцепні, основні ланцюги яких побудовані з однакових атомів і гетероцепні, в основному ланцюзі яких містяться атоми різних елементів. З гомоцепні полімерів найбільш поширені карбоцепні полімери, головні ланцюги яких складаються тільки з атомів вуглецю, наприклад поліетилен. Приклади гетероланцюгових полімерів - поліефіри, поліаміди, білки, деякі кремнійорганічні полімери. Усередині цих груп полімери поділяються на класи відповідно до прийнятих в хімічній науці принципами.
Так, якщо в основну або бічні ланцюги входять метали, сірка, фосфор, кремній і ін. Полімери відносяться до елементоорганіческім з'єднанням.
Окрему групу полімерів утворюють неорганічні полімери, наприклад пластична сірка, полифосфонитрилхлорид.
Полімерні матеріали також діляться на три групи: пластичні маси, каучуки і хімічні волокна.
Фізичні та хімічні властивості. Характерні реакції.
Лінійні полімери мають специфічні фізико механічними і хімічними властивостями. Найважливіші з цих властивостей: здатність утворювати високоміцні волокна і плівки, пружність, висока в'язкість розчинів. Ці властивості зумовлені високою молекулярною масою, ланцюговою будівлею, а також гнучкістю макромолекул. При переході від лінійних ланцюгів до розгалужених і сітчастих структур ці властивості слабшають.
Лінійні ВМС можуть мати як кристалічну, так і аморфну (стеклообразную) структуру. Необхідна умова кристалізації - регулярність досить довгих ділянок макромолекули. У кристалічних полімерах можливе виникнення різноманітних надмолекулярних структур Надмолекулярні структури в аморфних полімерах менш виражені, ніж у кристалічних.
Розгалужені і тривимірні полімери, як правило, є аморфними. Вони можуть знаходитися в трьох фізичних станах: склоподібному, високоеластичном і в'язко-текучому. Полімери з низькою температурою переходу зі склоподібного у еластичне стан називаються еластомерами. з високою - пластиками. При нагріванні аморфні полімери переходять в еластичне стан подібно каучуку, гумі, і інших еластомерів. При дії високих температур, окислювачів, кислот і лугів, полімери розкладаються, утворюючи газоподібні, рідкі, і тверді з'єднання.
Полімери можуть вступати в наступні основні типи реакцій: утворення хімічних зв'язків між макромолекулами (так зване зшивання), наприклад при вулканізації каучуків, дублення шкіри; розпад макромолекул на окремі фрагменти, реакції бічних функціональних груп полімерів з низькомолекулярними речовинами, що не торкаються основний ланцюг (так звані полимераналогичние перетворення); внутрішньо-молекулярні реакції, що протікають між функціональними групами однієї макромолекули. Швидкість реакції макромолекул з низькомолекулярними речовинами часто залежить від природи і розташування сусідніх ланок щодо реагує ланки. Це саме можна сказати і до внутрімолекулярних реакцій.
Деякі властивості полімерів, наприклад розчинність, здатність до грузлого плину, стабільність, дуже чутливі до дії невеликих кількостей домішок добавок, що реагують з макромолекулами. Так, щоб перетворити лінійний полімер з розчинного в цілком нерозчинний, досить утворити на одну макромолекул 1-2 поперечні зв'язки.
Залежно від будови макромолекул властивості полімерів можуть змінюватися в дуже широких межах.
Природні полімери утворяться в процесі біосинтезу в клітках живих організмів. Вони можуть бути виділені з рослинної і тваринної сировини. Велика кількість полімерів отримують синтетичним шляхом на основі найпростіших з'єднань природного походження шляхом реакцій полімеризації, поліконденсації, і хімічних перетворень. Карбоцепні полімери зазвичай синтезують полімеризацією мономерів, що містять кратні вуглецеві зв'язки або мономерів, що містять нестійкі карбоциклические угруповання (наприклад, з циклопропану і його похідних), Гетероланцюгові полімери отримують полімеризацією і поліконденсацією мономерів, що містять кратні зв'язки вуглецю з іншим елементом (наприклад, С = О, С = N, N = С = О) або неміцні гетероциклічні угруповання.
Схема реакцій полімеризації і поліконденсації наведена на рис.1:
Рис.1 Реакції утворення полімерів: а) - полімеризація, б) - поликонденсация