„Szerkesztő:BélaBéla/Polimer” változatai közötti eltérés
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Címke: 2017-es forrásszöveg-szerkesztő |
Nincs szerkesztési összefoglaló Címke: 2017-es forrásszöveg-szerkesztő |
||
6. sor:
A polimer kifejezés a görög πολύς (''polus'' = sok) and μέρος (''meros'', = rész) szavakból származik és [[Jöns Jakob Berzelius]] alkotta meg 1833-ban, de ő még más értelemben használta, mint azt ma tesszük.<ref>Berzelius azokat a vegyületeket nevezte polimereknek, melyek tapasztalati összegképlete egymás egész számú többszöröse volt, például az acetilén (C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>) és a benzol (C<sub>6</sub>H<sub>6</sub>).</ref><ref>{{cite journal|author=Jensen, William B. |year=2008|title=Ask the Historian: The origin of the polymer concept|journal=Journal of Chemical Education|volume=85|issue=5|pages=624–625|doi=10.1021/ed085p624|url=http://www.che.uc.edu/jensen/W.%20B.%20Jensen/Reprints/141.%20Polymer.pdf |bibcode=2008JChEd..85..624J}}</ref> A polimerek, mint kovalens kötésekkel kapcsolódó ismétlődő egységekből felépülő makromolekulák létezését elsőként [[Hermann Staudinger]] feltételezte 1920-ban,<ref>{{cite journal | last1 = Staudinger | first1 = H | year = 1920 | title = [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uc1.b3481298;view=1up;seq=1283 "Über Polymerisation"] (On polymerization) | url = | journal = Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft | volume = 53 | issue = 6| pages = 1073–1085 | doi=10.1002/cber.19200530627}}</ref> de hipotézisének bizonyítása még egy évtizedet váratott magára.<ref>{{cite book|last1=Allcock|first1=Harry R.|last2=Lampe|first2=Frederick W.|last3=Mark|first3=James E.|title=Contemporary Polymer Chemistry|publisher=Pearson Education|edition=3|year=2003|page=21|isbn=978-0-13-065056-6}}</ref>
==Előállítás==▼
{{Bővebben|Polimerizáció}}▼
A polimerizáció az a folyamat, mely során több kisebb molekula (monomer) polimer molekulává kapcsolódik össze. A polimerizációs mechanizmusoknak két fő típusát különböztetjük meg: a [[láncpolimerizáció]]t és a [[lépcsős polimerizáció]]t. A láncpolimerizáció három további csoportra osztható: gyökös, ionos és sztereospecifikus polimerizációra. A láncpolimerizáció során a monomerek valamilyen aktív centrumra (gyökre, anionra, kationra) addicionálódnak, a reakció nagy sebességgel megy végbe és az adott pillanatban a növekvő láncok száma elenyésző. A polimer molekulák hossza (vagyis a polimerizációs fok) független a reakcióidőtől. Ezzel szemben a lépcsős polimerizáció során a molekulák funkciós csoportjai lépnek reakcióba egymással kondenzációs vagy addíciós reakcióban és monomerek, oligomerek illetve polimerek egyaránt reagálhatnak egymással. A reakció viszonylag lassan játszódik le és az idő előrehaladtával a polimer molekulák hossza folyamatosan növekszik.▼
===Láncpolimerizáció===▼
====Gyökös polimerizáció====▼
[[File:Initiation - thermal decomp.png|thumb|right|300px|A dikumil-peroxid hőbomlása során két iniciátor gyök képződik]]▼
A gyökös polimerizáció három főbb elemi lépésre bontható. Ezek a láncindítás, láncnövekedés és a lánczáródás. A polimerizáció első lépése az iniciálás, amely során kialakul az aktív, növekedésre képes centrum. Ez a reakció a láncindító lépés, melyet valamilyen fizikai, vagy kémiai hatás vált ki. Fizikai iniciálás történhet termikus vagy sugárzásos úton. Kémiai iniciálás során a [[szabad gyökök|láncindító gyök]] valamilyen könnyen gyökökre bomló anyagból, az iniciátorból származik. Az iniciátornak leggyakrabban valamilyen [[szerves peroxidok|peroxid-]], vagy [[azovegyület]]et használnak. Az iniciálás során a láncindító gyök a monomerrel reagál és így alakul ki a növekvő gyök, amely újabb és újabb monomerek addíciójával folyamatosan növekszik. A láncnövekedés nagyon gyors folyamat, egy 1000 ismétlődő egységből felépülő polimer molekula 10<sup>-3</sup>-10<sup>-2</sup> másodperc alatt létrejöhet. A lánczáródás többféle módon is végbemehet, például két makrogyök reakciójával, a makrogyök és egy iniciátor gyök, vagy valamely más aktív molekula (például inhibitor) reakciójával. Két makrogyök reakciója kétféle módon mehet végbe. A rekombináció során a két láncvég összekapcsolódásával egyetlen hosszú molekula képződik, a diszproporcionálódás során egy hidrogén átadásával két rövidebb molekula jön létre, melyek közül az egyik végén egy kettős kötés alakul ki.▼
[[File:Termination - combination.png|thumb|right|300px|Poli(vinil-klorid) gyökök rekombinációja]]▼
[[File:Termination - disproportionation.png|thumb|right|300px|Poli(metil-metakrilát) gyökök diszproporciója]]▼
Előfordulhat olyan eset, amikor a makrogyök valamely más molekulával lép reakcióba és a polimer lánc növekedése megáll, de a polimerizáció tovább folytatódik, ekkor láncátadásról beszélünk. Ha a láncátadás monomerre vagy iniciátorra történik, az addig növekedő polimer lánc lezárul és új molekula kezd növekedni. Ebben az esetben reakciósebesség változatlan marad, de az átlagos polimerizációs fok (vagyis a polimer molekulát felépítő egységek száma) csökken. Ha a láncátadás polimerre történik, az átlagos polimerizációs fok nem változik, hanem elágazott polimer láncok jönnek létre. Oldószerben végzett polimerizáció esetén az átlagos polimerizációs fok csökkenése figyelhető meg az oldószerre történő láncátadás miatt. A láncátadás hatékonysága elsősorban az oldószerből képződő gyök stabilitásától függ. Gyakran szándékosan alkalmaznak láncátadó szereket a gyártás során keletkező polimer móltömegének szabályozására. Legalkalmasabb anyagok erre a célra az [[halogénezett szénhidrogének|alkil-halogenidek]] és a [[tiolok]].▼
Egyes anyagok a szabad gyökökkel olyan gyököket képeznek, melyek reaktivitása igen kicsi és nem indítanak polimerizációs láncot. Ezeket az anyagokat inhibitoroknak nevezzük. A polimerizáció csak az inhibitor elfogyása, vagy eltávolítása után tud elindulni. Bizonyos anyagok a szabad gyökökkel reagálva olyan gyököket képeznek, melyek reaktivitása kisebb, mint az eredeti gyököké, de nem nulla. Ebben az esetben a reakciósebesség csökken, az ilyen anyagokat retardereknek nevezzük.▼
====Ionos polimerizáció====▼
Az ionos polimerizáció során az aktív centrum a gyökös polimerizációval szemben nem gyök, hanem a kationos polimerizáció esetében karbéniumion, az anionos polimerizáció esetében karbanion. A kationos polimerizációhoz Lewis sav iniciátorokat használnak, például BF<sub>3</sub>-ot, AlCl<sub>3</sub>-ot, TiCl<sub>4</sub>-ot, vagy SnCl<sub>4</sub>-ot, illetve valamilyen nukleofil kokatalizátort, például vizet. Az anionos polimerizáció során erős elektronegatív szubsztituenseket tartalmazó monomerek használhatóak, ilyen példáu az [[akrilnitril]], a [[vinil-klorid]], a [[metil-metakrilát]] és a [[sztirol]]. Katalizátorként leggyakrabban [[kálium-amid]]ot, [[n-butil-lítium]]ot, illetve [[Grignard-reagens|Grignard vegyületeket]] alkalmaznak. Az ionos polimerizáció nagyon érzékeny a szennyeződésekre, a lánczáródás leggyakoribb oka az hogy a katalizátor elreagál valamilyen szennyeződéssel.▼
====Sztereospecifikus polimerizáció====▼
==Szerkezet==
46 ⟶ 27 sor:
===Makroszkopikus szerkezet===
▲==Előállítás==
▲{{Bővebben|Polimerizáció}}
▲A polimerizáció az a folyamat, mely során több kisebb molekula (monomer) polimer molekulává kapcsolódik össze. A polimerizációs mechanizmusoknak két fő típusát különböztetjük meg: a [[láncpolimerizáció]]t és a [[lépcsős polimerizáció]]t. A láncpolimerizáció három további csoportra osztható: gyökös, ionos és sztereospecifikus polimerizációra. A láncpolimerizáció során a monomerek valamilyen aktív centrumra (gyökre, anionra, kationra) addicionálódnak, a reakció nagy sebességgel megy végbe és az adott pillanatban a növekvő láncok száma elenyésző. A polimer molekulák hossza (vagyis a polimerizációs fok) független a reakcióidőtől. Ezzel szemben a lépcsős polimerizáció során a molekulák funkciós csoportjai lépnek reakcióba egymással kondenzációs vagy addíciós reakcióban és monomerek, oligomerek illetve polimerek egyaránt reagálhatnak egymással. A reakció viszonylag lassan játszódik le és az idő előrehaladtával a polimer molekulák hossza folyamatosan növekszik.
▲===Láncpolimerizáció===
▲====Gyökös polimerizáció====
▲[[File:Initiation - thermal decomp.png|thumb|right|300px|A dikumil-peroxid hőbomlása során két iniciátor gyök képződik]]
▲A gyökös polimerizáció három főbb elemi lépésre bontható. Ezek a láncindítás, láncnövekedés és a lánczáródás. A polimerizáció első lépése az iniciálás, amely során kialakul az aktív, növekedésre képes centrum. Ez a reakció a láncindító lépés, melyet valamilyen fizikai, vagy kémiai hatás vált ki. Fizikai iniciálás történhet termikus vagy sugárzásos úton. Kémiai iniciálás során a [[szabad gyökök|láncindító gyök]] valamilyen könnyen gyökökre bomló anyagból, az iniciátorból származik. Az iniciátornak leggyakrabban valamilyen [[szerves peroxidok|peroxid-]], vagy [[azovegyület]]et használnak. Az iniciálás során a láncindító gyök a monomerrel reagál és így alakul ki a növekvő gyök, amely újabb és újabb monomerek addíciójával folyamatosan növekszik. A láncnövekedés nagyon gyors folyamat, egy 1000 ismétlődő egységből felépülő polimer molekula 10<sup>-3</sup>-10<sup>-2</sup> másodperc alatt létrejöhet. A lánczáródás többféle módon is végbemehet, például két makrogyök reakciójával, a makrogyök és egy iniciátor gyök, vagy valamely más aktív molekula (például inhibitor) reakciójával. Két makrogyök reakciója kétféle módon mehet végbe. A rekombináció során a két láncvég összekapcsolódásával egyetlen hosszú molekula képződik, a diszproporcionálódás során egy hidrogén átadásával két rövidebb molekula jön létre, melyek közül az egyik végén egy kettős kötés alakul ki.
▲[[File:Termination - combination.png|thumb|right|300px|Poli(vinil-klorid) gyökök rekombinációja]]
▲[[File:Termination - disproportionation.png|thumb|right|300px|Poli(metil-metakrilát) gyökök diszproporciója]]
▲Előfordulhat olyan eset, amikor a makrogyök valamely más molekulával lép reakcióba és a polimer lánc növekedése megáll, de a polimerizáció tovább folytatódik, ekkor láncátadásról beszélünk. Ha a láncátadás monomerre vagy iniciátorra történik, az addig növekedő polimer lánc lezárul és új molekula kezd növekedni. Ebben az esetben reakciósebesség változatlan marad, de az átlagos polimerizációs fok (vagyis a polimer molekulát felépítő egységek száma) csökken. Ha a láncátadás polimerre történik, az átlagos polimerizációs fok nem változik, hanem elágazott polimer láncok jönnek létre. Oldószerben végzett polimerizáció esetén az átlagos polimerizációs fok csökkenése figyelhető meg az oldószerre történő láncátadás miatt. A láncátadás hatékonysága elsősorban az oldószerből képződő gyök stabilitásától függ. Gyakran szándékosan alkalmaznak láncátadó szereket a gyártás során keletkező polimer móltömegének szabályozására. Legalkalmasabb anyagok erre a célra az [[halogénezett szénhidrogének|alkil-halogenidek]] és a [[tiolok]].
▲Egyes anyagok a szabad gyökökkel olyan gyököket képeznek, melyek reaktivitása igen kicsi és nem indítanak polimerizációs láncot. Ezeket az anyagokat inhibitoroknak nevezzük. A polimerizáció csak az inhibitor elfogyása, vagy eltávolítása után tud elindulni. Bizonyos anyagok a szabad gyökökkel reagálva olyan gyököket képeznek, melyek reaktivitása kisebb, mint az eredeti gyököké, de nem nulla. Ebben az esetben a reakciósebesség csökken, az ilyen anyagokat retardereknek nevezzük.
▲====Ionos polimerizáció====
▲Az ionos polimerizáció során az aktív centrum a gyökös polimerizációval szemben nem gyök, hanem a kationos polimerizáció esetében karbéniumion, az anionos polimerizáció esetében karbanion. A kationos polimerizációhoz Lewis sav iniciátorokat használnak, például BF<sub>3</sub>-ot, AlCl<sub>3</sub>-ot, TiCl<sub>4</sub>-ot, vagy SnCl<sub>4</sub>-ot, illetve valamilyen nukleofil kokatalizátort, például vizet. Az anionos polimerizáció során erős elektronegatív szubsztituenseket tartalmazó monomerek használhatóak, ilyen példáu az [[akrilnitril]], a [[vinil-klorid]], a [[metil-metakrilát]] és a [[sztirol]]. Katalizátorként leggyakrabban [[kálium-amid]]ot, [[n-butil-lítium]]ot, illetve [[Grignard-reagens|Grignard vegyületeket]] alkalmaznak. Az ionos polimerizáció nagyon érzékeny a szennyeződésekre, a lánczáródás leggyakoribb oka az hogy a katalizátor elreagál valamilyen szennyeződéssel.
▲====Sztereospecifikus polimerizáció====
==Tulajdonságok==
| |||