polymeren zijn overal. Kijk gewoon om je heen. Je plastic waterfles. De siliconen rubberen tips op de oordopjes van je telefoon. Het nylon en polyester in je jas of sneakers. Het rubber in de banden van de familieauto. Kijk nu eens in de spiegel. Veel eiwitten in je lichaam zijn ook polymeren. Denk aan keratine (KAIR-uh-tin), het spul waar je haar en nagels van gemaakt zijn. Zelfs het DNA in je cellen is een polymeer.
per definitie zijn polymeren grote moleculen die worden gemaakt door een reeks bouwstenen te binden (chemisch te koppelen)., Het woord polymeer komt van de Griekse woorden voor ” vele delen.”Elk van die delen wordt door wetenschappers een monomeer genoemd (wat in het Grieks”één deel” betekent). Denk aan een polymeer als een ketting, met elk van zijn schakels een monomeer. Die monomeren kunnen eenvoudig zijn-slechts een atoom of twee of drie-of ze kunnen gecompliceerde ringvormige structuren zijn die een dozijn of meer atomen bevatten.
in een kunstmatig polymeer zal elk van de schakels van de keten vaak identiek zijn aan zijn buren. Maar in eiwitten, DNA en andere natuurlijke polymeren verschillen schakels in de keten vaak van hun buren.,
in sommige gevallen vormen polymeren vertakkende netwerken in plaats van afzonderlijke ketens. Ongeacht hun vorm, de moleculen zijn erg groot. Ze zijn zo groot dat wetenschappers ze classificeren als macromoleculen. Polymeerketens kunnen honderdduizenden atomen bevatten — zelfs miljoenen. Hoe langer een polymeerketting, hoe zwaarder het zal zijn., En, in het algemeen, langere polymeren zal de materialen gemaakt van hen een hogere smelt-en kooktemperatuur. Ook, hoe langer een polymeerketting, hoe hoger de viscositeit (of weerstand tegen stroming als vloeistof). De reden: ze hebben een groter oppervlak, waardoor ze willen vasthouden aan naburige moleculen.
Wol, katoen en zijde zijn natuurlijke materialen op polymeerbasis die al sinds de oudheid worden gebruikt. Cellulose, het hoofdbestanddeel van hout en papier, is ook een natuurlijk polymeer. Andere omvatten de zetmeelmoleculen die door planten worden gemaakt.,
levende dingen bouwen eiwitten-een bepaald type polymeer-uit monomeren die aminozuren worden genoemd. Hoewel wetenschappers zo ‘ n 500 verschillende aminozuren hebben ontdekt, gebruiken dieren en planten er slechts 20 om hun eiwitten te construeren. In het lab hebben chemici veel opties bij het ontwerpen en construeren van polymeren. Chemici kunnen kunstmatige polymeren bouwen uit natuurlijke ingrediënten. Of ze kunnen aminozuren gebruiken om kunstmatige eiwitten te bouwen die anders zijn dan die van Moeder Natuur. Vaker maken chemici polymeren uit verbindingen die in het lab gemaakt worden.,
de anatomie van een polymeer
Polymeerstructuren kunnen twee verschillende componenten hebben. Alle beginnen met een basisketen van chemisch gebonden schakels. Dit wordt ook wel de ruggengraat genoemd. Sommige kunnen ook secundaire delen die bungelen aan een aantal (of alle) van de schakels van de keten. Een van deze bijlagen kan zo eenvoudig zijn als een enkel atoom. Andere kunnen complexer zijn en worden aangeduid als hanger groepen. Dat komt omdat deze groepen hangen aan de belangrijkste keten van het polymeer net zoals individuele bedels hangen aan de ketting van een bedelarmband., Omdat ze meer worden blootgesteld aan de omgeving dan de atomen die deel uitmaken van de keten zelf, bepalen deze “charmes” vaak hoe een polymeer met zichzelf en andere dingen in de omgeving communiceert.
soms verbinden pendelgroepen, in plaats van los te hangen aan één polymeerketting, eigenlijk twee ketens met elkaar. (Zie dit als een sport die zich uitstrekt tussen de benen van een ladder.) Chemici verwijzen naar deze banden als crosslinks. Ze hebben de neiging om een materiaal (zoals een plastic) gemaakt van dit polymeer te versterken. Ze maken het polymeer ook moeilijker en moeilijker te smelten., Hoe langer de dwarsverbindingen echter, hoe flexibeler een materiaal wordt.
een chemische binding is wat atomen samenhoudt in een molecuul en sommige kristallen. In theorie kan elk atoom dat twee chemische bindingen kan vormen een keten maken; het is alsof je twee handen nodig hebt om met andere mensen te verbinden om een cirkel te maken. (Waterstof zou niet werken omdat het maar één binding kan vormen.)
maar atomen die gewoonlijk slechts twee chemische bindingen vormen, zoals zuurstof, maken vaak geen lange, polymeerachtige ketens. Waarom? Zodra zuurstof twee bindingen vormt, wordt het stabiel. Dat betekent dat de twee “uitgestrekte handen” zijn al genomen., Er zijn er geen om een hanger groep te houden. Aangezien veel atomen die deel uitmaken van de backbone van een polymeer over het algemeen ten minste één pendentgroep hebben, zijn de elementen die typisch in de polymeerketen voorkomen degenen die stabiel worden met vier bindingen, zoals koolstof en silicium.
sommige polymeren zijn flexibel. Anderen zijn erg stijf. Denk maar aan de vele soorten kunststoffen: het materiaal in een flexibele frisdrank fles is heel anders dan dat in een stijve buis gemaakt van polyvinylchloride (PVC). Soms voegen materiaalwetenschappers andere dingen toe aan hun polymeren om ze flexibel te maken. Bekend als weekmakers (PLAA-stih-sy-zurs), deze nemen ruimte in tussen individuele polymeerketens. Zie ze als een smeermiddel op moleculaire schaal. Ze laten de individuele kettingen gemakkelijker over elkaar glijden.,
naarmate veel polymeren ouder worden, kunnen zij weekmakers aan het milieu verliezen. Of verouderende polymeren kunnen reageren met andere chemicaliën in het milieu. Dergelijke veranderingen helpen verklaren waarom sommige kunststoffen beginnen flexibel, maar later stijf of broos worden.
polymeren hebben geen bepaalde lengte. Meestal vormen ze ook geen kristallen. Tot slot hebben ze meestal geen bepaald smeltpunt, waarbij ze onmiddellijk van een vaste stof naar een poel vloeistof overschakelen. In plaats daarvan hebben kunststoffen en andere materialen gemaakt van polymeren de neiging om geleidelijk te verzachten als ze opwarmen.