polimery są wszędzie. Rozejrzyj się. Twoja plastikowa butelka na wodę. Końcówki z gumy silikonowej na słuchawkach telefonu. Nylon i poliester w kurtce lub trampkach. Guma w oponach w rodzinnym samochodzie. A teraz spójrz w lustro. Wiele białek w organizmie to także polimery. Rozważ keratynę (Kair-uh-tin), z której wykonane są Twoje włosy i paznokcie. Nawet DNA w twoich komórkach to polimer.
z definicji polimery są dużymi cząsteczkami powstałymi w wyniku wiązania (chemicznie łączącego) szeregu budulców., Słowo polimer pochodzi od greckich słów oznaczających ” wiele części.”Każdą z tych części naukowcy nazywają monomerem (co w języku greckim oznacza „jedną część”). Pomyśl o polimerze jak o łańcuchu, a każde z jego ogniw jest monomerem. Monomery te mogą być proste-tylko atom lub dwa lub trzy — lub mogą być skomplikowanymi strukturami w kształcie pierścienia zawierającymi kilkanaście lub więcej atomów.
w sztucznym polimerze każde ogniwo łańcucha często będzie identyczne z sąsiadami. Ale w białkach, DNA i innych polimerach naturalnych ogniwa w łańcuchu często różnią się od swoich sąsiadów.,
w niektórych przypadkach polimery tworzą rozgałęzione sieci, a nie pojedyncze łańcuchy. Niezależnie od ich kształtu, cząsteczki są bardzo duże. Są tak duże, że naukowcy klasyfikują je jako makrocząsteczki. Łańcuchy polimerowe mogą zawierać setki tysięcy atomów, a nawet miliony. Im dłuższy łańcuch polimerowy, tym cięższy będzie., I, ogólnie rzecz biorąc, dłuższe polimery nadadzą materiałom z nich wyższą temperaturę topnienia i wrzenia. Ponadto, im dłuższy łańcuch polimeru, tym większa jego lepkość (lub odporność na przepływ jako ciecz). Powód: mają większą powierzchnię, co sprawia, że chcą trzymać się sąsiednich cząsteczek.
Wełna, bawełna i jedwab to naturalne materiały na bazie polimerów, które były używane od czasów starożytnych. Celuloza, główny składnik drewna i papieru, jest również naturalnym polimerem. Inne obejmują cząsteczki skrobi wytwarzane przez rośliny.,
żywe istoty budują białka — szczególny rodzaj polimeru — z monomerów zwanych aminokwasami. Chociaż naukowcy odkryli około 500 różnych aminokwasów, zwierzęta i rośliny używają tylko 20 z nich do budowy swoich białek. W laboratorium chemicy mają wiele możliwości, ponieważ projektują i konstruują polimery. Chemicy mogą budować sztuczne polimery z naturalnych składników. Albo mogą używać aminokwasów do budowy sztucznych białek, w przeciwieństwie do innych stworzonych przez Matkę Naturę. Częściej chemicy tworzą polimery ze związków wytwarzanych w laboratorium.,
anatomia polimeru
struktury polimerowe mogą mieć dwa różne składniki. Wszystko zaczyna się od podstawowego łańcucha ogniw połączonych chemicznie. Jest to czasami nazywane jego kręgosłup. Niektóre mogą mieć również części drugorzędne, które zwisają z niektórych (lub wszystkich) ogniw łańcucha. Jeden z tych załączników może być tak prosty jak pojedynczy atom. Inne mogą być bardziej złożone i określane jako grupy zawieszkowe. Dzieje się tak dlatego, że te grupy zwisają z głównego łańcucha polimeru, tak jak poszczególne charmsy zwisają z łańcucha bransoletki., Ponieważ są one bardziej narażone na otoczenie niż atomy, które tworzą sam łańcuch, te „uroki” często określają, w jaki sposób polimer wchodzi w interakcje z samym sobą i innymi rzeczami w środowisku.
czasami grupy zawieszane, zamiast zwisać luźno z jednego łańcucha polimerowego, faktycznie łączą ze sobą dwa łańcuchy. (Pomyśl o tym jak o wyglądzie szczebel, który rozciąga się między nogami drabiny.) Chemicy określają te związki jako sieciowe. Mają tendencję do wzmacniania materiału (takiego jak plastik) wykonanego z tego polimeru. Sprawiają również, że polimer jest twardszy i trudniejszy do stopienia., Im dłuższe sieciówki, tym bardziej elastyczny staje się materiał.
wiązanie chemiczne jest tym, co trzyma Atomy razem w cząsteczce i niektórych kryształach. Teoretycznie każdy atom, który może utworzyć dwa wiązania chemiczne, może stworzyć łańcuch; to tak, jakby potrzeba dwóch rąk, aby połączyć się z innymi ludźmi, aby utworzyć okrąg. (Wodór nie zadziała, ponieważ może tworzyć tylko jedno wiązanie.)
ale atomy, które zazwyczaj tworzą tylko dwa wiązania chemiczne, takie jak tlen, często nie tworzą długich, przypominających polimery łańcuchów. Dlaczego? Gdy tlen utworzy dwa wiązania, staje się stabilny. Oznacza to, że jego dwie „wyciągnięte ręce” są już zajęte., Nikt nie pozostaje do przechowywania grupy wisiorek. Ponieważ wiele atomów, które są częścią szkieletu polimeru na ogół mają co najmniej jedną grupę pendent, elementy, które zazwyczaj pojawiają się w łańcuchu polimeru są te, które stają się stabilne z czterech wiązań, takich jak węgiel i krzem.
niektóre polimery są elastyczne. Inne są bardzo sztywne. Wystarczy pomyśleć o wielu rodzajach tworzyw sztucznych: Materiał w elastycznej butelce z napojami bardzo różni się od tego w sztywnej rurze wykonanej z polichlorku winylu (PVC). Czasami naukowcy z materiałów dodają do swoich polimerów inne rzeczy, aby uczynić je elastycznymi. Znane jako plastyfikatory (PLAA-stih-sy-zurs), zajmują one przestrzeń między poszczególnymi łańcuchami polimerów. Pomyśl o nich jak o smarze na skalę molekularną. Pozwalają one poszczególnym łańcuchom przesuwać się po sobie łatwiej.,
ponieważ wiele polimerów starzeje się, mogą one stracić plastyfikatory do środowiska. Lub starzejące się polimery mogą reagować z innymi chemikaliami w środowisku. Takie zmiany pomagają wyjaśnić, dlaczego niektóre Tworzywa sztuczne zaczynają być elastyczne, ale później stają się sztywne lub kruche.
polimery nie mają określonej długości. Zwykle też nie tworzą kryształów. Wreszcie, zwykle nie mają określonej temperatury topnienia, w którym natychmiast przełączają się od ciała stałego do basenu cieczy. Zamiast tego Tworzywa sztuczne i inne materiały Wykonane z polimerów mają tendencję do stopniowego zmiękczania w miarę nagrzewania się.