Naturlig polymer - formel och applikation

De flesta moderna byggmaterial, läkemedel, tyger, hushållsartiklar, förpackningar och förbrukningsmaterial är polymerer. Är en grupp av föreningar som har de kännetecknande särdragen. Många av dem, men trots detta har antalet polymerer fortsätter att växa. Efter alla syntetiska kemister upptäcks varje år fler och fler nya ämnen. I det här fallet, särskild betydelse hela tiden hade en naturlig polymer. Vilka är dessa fantastiska molekyler? Vilka är deras egenskaper och vilka är funktioner? Svaren på dessa frågor i artikeln.

Polymerer: allmänna egenskaper

Från ståndpunkten av kemi, är polymeren anses vara en molekyl som har en stor molekylvikt från några tusen till miljoner enheter. Emellertid, förutom denna funktion, finns det fortfarande en del i vilken ämnet kan exakt klassificeras som naturliga och syntetiska polymerer. De är:

• ständigt upprepande monomerenheter, vilka är förbundna med hjälp av olika interaktioner;
• grad-polymeras (dvs antalet monomerer) måste vara mycket hög, annars föreningen skulle betraktas som en oligomer;
• bestämning av den spatiala orienteringen av makromolekylen;
• en uppsättning av viktiga fysikaliska och kemiska egenskaper som är unika för gruppen.

I allmänhet, innehållet i polymera natur skiljer sig från den andra helt enkelt. Man behöver bara titta på hans formel för att räkna ut det. Ett typiskt exempel är den välkända polyetylen, används ofta i hushåll och industri. Det är en produkt av polymerisationsreaktionen, som kommer in omättat kolväte är eten eller eten. Reaktionen är i allmänhet skrivas enligt följande:

NCH ₂ = CH ₂ → (-CH-CH-) _n, där n - är graden av polymerisation av molekyler som visar som monomerenheter som ingår i dess sammansättning.

Också som ett exempel, en naturlig polymer som är väl känd, denna stärkelse. Dessutom i denna grupp av föreningar tillhör amylopektin, cellulosa, kycklingprotein och många andra ämnen.

Reaktion, som resulterade i makromolekylen kan bildas, är av två typer:

• polymerisation;
• polykondensation.

Skillnaden är att i det andra fallet, reaktionsprodukterna är låg molekylvikt. Strukturen för polymeren kan variera, beroende på de atomer som utgör den. Ofta finns det linjära former, men det finns en tredimensionell mesh, mycket komplex.

Om vi talar om de krafter och interaktioner som håller monomerenhetema tillsammans, är det möjligt att identifiera några grundläggande:

• Van der Waals-krafter;
• kemisk bindning (kovalent, jonisk);
• elektronostaticheskoe interaktion.

Alla polymerer kan inte kombineras till en enda kategori eftersom de har en helt annan natur, metod för bildande och utför olika funktioner. Deras egenskaper är också olika. Därför finns det en klassificering som låter dig dela alla medlemmar i denna grupp av ämnen i olika kategorier. Den är baserad kan ligga flera tecken.

klassificering av polymerer

Om vi tar utgångspunkt i den kvalitativa sammansättningen av molekyler, kan alla ämnen fastställas i tre grupper.

1. De organiska - de som innehåller kol, väte, svavel, syre, fosfor, kväve. Det vill säga, de element som är biogena. Exempel är vikt polyeten, polyvinylklorid, polypropen, rayon, nylon, naturlig polymer - protein, nukleinsyra och så vidare.
2. Elementorganic - en sådan komposition som omfattar några främmande oorganiska och biogena element. Oftast är kisel, aluminium eller titan. Exempel på sådana makromolekyler: organiskt glas, steklopolimery, kompositmaterial.
3. Oorganisk - ligger till grund för kedjan kiselatomer i stället för kol. Radikalerna kan även vara en del av de laterala grenar. De öppnade så sent som i mitten av XX-talet. Används inom medicin, konstruktion, teknik och andra industrier. Exempel på silikon, cinnober.

Om du delar polymererna i ursprung är det möjligt att identifiera tre av deras grupp.

1. Naturliga polymerer vars användning är allmänt utförs med det gamla. Dessa makromolekyler för att skapa vilken man inte gör någon ansträngning. De är produkter av den typ av reaktioner. Exempel: silke, ull, protein, nukleinsyra, stärkelse, cellulosa, läder, bomull och andra.
2. Artificiell. Dessa makromolekyler som skapas av människan, men på grund av naturliga analogier. Det är bara att förbättra och ändra egenskaperna för en befintlig naturlig polymer. Exempel: syntetiskt gummi, gummi.
3. Syntetiskt - dessa polymerer, skapandet av vilka endast den berörda personen. Naturliga analoger för dem där. Forskare utveckla metoder för att syntetisera nya material som är olika till förbättrad prestanda. Sålunda föds de syntetiska polymera föreningar av alla slag. Exempel: polyeten, polypropen, rayon, acetat fiber och liknande.

Det finns en annan funktion, som ligger till grund för separation av ämnena i gruppen. Denna reaktivitet och värmebeständighet. Fördela två kategorier för denna parameter:

• termoplast;
• härdplaster.

Den äldsta, viktigt och särskilt värdefull är fortfarande en naturlig polymer. Dess egenskaper är unika. Därför har vi nästa titta på det är denna kategori av makromolekyler.

Vilken substans är en naturlig polymer?

För att besvara denna fråga, först vi ser omkring dig. Som omger oss? Levande organismer runt omkring oss som äter, andas, reproducera, Bloom och producera frukter och fröer. Och de är från en molekylär synpunkt? Det föreningar såsom:

• proteiner;
• nukleinsyror;
• polysackarider.

Så, är den naturliga polymeren, var och en av ovanstående föreningar. Således verkar det som om livet runt omkring oss finns det bara tack vare närvaron av dessa molekyler. Sedan urminnes tider, folk använde lera, mixar och lösningar för att stärka och bygga bostäder, vävda garn, ull, används för att skapa bomullskläder, silke, ull och skinn av djur. Naturliga organiska polymerer följde mannen i alla skeden av dess bildande och utveckling, och på många sätt hjälpte honom att uppnå de resultat som vi har idag.

Själva karaktären att ge allt för människors liv var så bekväm som möjligt. Med tiden blev gummit upptäcktes det klar dess märkliga egenskaper. Man har lärt sig att använda mat till stärkelse, i den tekniska - cellulosa. Naturlig polymer och är en kamfer, som även är känd sedan urminnes tider. Hartser, proteiner, nukleinsyror - är alla exempel på föreningarna under betraktande.

Strukturen hos naturliga polymerer

Inte alla medlemmar i denna klass av föreningar har samma struktur. Sålunda kan naturliga och syntetiska polymerer variera avsevärt. Deras molekyler är orienterade så att de mest lönsamma och bekvämt att existera när det gäller energi. Men många naturliga arter har möjlighet att svälla och deras struktur i färd med att förändras. Det finns flera vanligaste varianterna av kedjan struktur:

• linjär;
• grenad;
• stellate;
• platt;
• mesh;
• tejp;
• kam.

Konstgjorda och syntetiska makromolekyler representanter har en mycket stor massa, ett stort antal atomer. De skapas med specifikt önskade egenskaper. Därför strukturen av deras ursprungligen planerat att människan. Naturliga polymerer är också ofta antingen linjära eller nät på strukturen.

Exempel på naturliga makromolekyler

Naturliga och syntetiska polymerer är mycket nära varandra. Efter att först bli grunden för en sekund. Exempel på sådana omvandlingar är många. Här är några av dem.

1. Konventionell plast mjölkvit - detta är en produkt som erhålls genom behandling av cellulosa med salpetersyra genom tillsats av naturliga kamfer. Polymerisationsreaktionen resulterar i härdning av den erhållna polymeren och omvandling till den önskade produkten. Ett mjukningsmedel - kamfer, vilket gör det förmåga att mjukna när de upphettas och ändrar sin form.
2. Acetat silke, kopparammonium fiber, viskos - är alla exempel på de garn, fibrer, som erhålles på basis av cellulosa. Tyg av naturliga bomull och linne är inte lika stark, inte lysande, lätt att veck. Men artificiella analoger av dessa brister utsatta, vilket gör deras användning är mycket attraktiv.
3. Konstgjord sten, byggmaterial, blandningar, läder - är också exempel på polymerer härledda från naturliga material.

Ett ämne som är en naturlig polymer, och kan användas i sin sanna form. Sådana exempel är för många:

• kolofonium;
• bärnsten;
• stärkelse;
• amylopektin;
• cellulosa;
• päls;
• ull;
• bomull;
• silke;
• cement;
• lera;
• kalk;
• proteiner;
• nukleinsyra och så vidare.

Det är tydligt att framför oss en klass av föreningar är mycket stort, praktiskt viktig och meningsfull för människor. Låt oss nu tänka på närmare några representanter för naturliga polymerer, som är mycket populär just nu.

Silke och ull

Formeln för naturligt silke polymerkomplexet, eftersom dess kemiska sammansättning uttrycks med följande komponenter:

• fibroin;
• sericin;
• växer;
• fetter.

Själv huvudprotein - fibroin, har en medlemskap i flera aminosyraarter. Om närvarande det till polypeptidkedjan, kommer det att se ut så här: _{(-NH-CH2-CO-NH-CH} (CH _{3) -CO-NH-CH2-CO-) n.} Och detta är bara en del av det. Om vi föreställa oss att till strukturen med hjälp av van der Waals förenar inte mindre komplex sericin proteinmolekyl, blandas de tillsammans i en enda konforma med ett vax och fetter, är det förståeligt varför det är svårt att skildra formeln naturligt silke.

Hittills mycket av denna produkt levererar Kina, för sin öppna platser, det finns en naturlig livsmiljö för huvudproducenten - silkesmaskar. Tidigare sedan urminnes tider, natursilke är mycket uppskattat. Råd kläder från honom kunde endast ädla, rika människor. Idag är många av egenskaperna hos vävnaden är dålig. Till exempel, han starkt magnetiserade och skrynkliga dessutom solexponering förlorar sin lyster och matt. Därför längre i använda syntetiska derivat därav.

Ull - det är också en naturlig polymer som en produkt av vitala funktioner i huden och talgkörtlarna av djur. Baserat på denna proteinprodukt tillverkad stickat, vilket, som silke, är ett värdefullt material.

stärkelse

Naturlig stärkelse är en produkt polymer växtliv. De producerar det som ett resultat av fotosyntes och ansamlas i olika delar av kroppen. Dess kemiska sammansättning:

• amylopektin;
• amylos;
• alfa-glukos.

Den rumsliga strukturen av stärkelse är mycket grenade, oordnade. På grund av inkluderade amylopektin, är det i stånd att svälla i vatten, att bli en så kallad pasta. Denna kolloidal lösning används inom tekniken och industrin. Medicin, livsmedelsindustrin, tillverkning av tapeter lim - det är också användningen av ämnet.

Bland de växter som innehåller den maximala mängden stärkelse kan identifieras:

• majs;
• potatis;
• ris;
• vete;
• kassava;
• havre;
• bovete;
• bananer;
• durra.

På grundval av denna biopolymer baka bröd, göra pasta, laga gelé, spannmål och andra livsmedel.

cellulosa

Med utgångspunkt från kemi, ämnet - är en polymer, vars sammansättning är uttryckt genom formeln (C ₆ H ₅ O _{5) n.} Monomerenheten kedjan är en beta-glukos. Huvudplats för cellulosainnehåll - är cellväggarna hos växter. Det är anledningen till att trä - en värdefull källa till denna förening.

Cellulosa - en naturlig polymer som har en linjär spatial struktur. Det används för produktion av följande typer av produkter:

• massa och pappersprodukter;
• konstgjord päls;
• olika typer av konstfibrer;
• bomull;
• plast;
• rökfritt krut;
• filmer och så vidare.

Det är uppenbart att dess industriella värde är stort. Till denna förening kan användas i produktionen, bör det vara att börja utvinna från växter. Detta görs genom kontinuerlig kokning av trä i särskilda anordningar. Ytterligare bearbetning, såväl som reagensen som används för rötning är olika. Det finns flera sätt:

• sulfit;
• nitrat;
• soda;
• sulfat.

Efter en sådan behandling innehåller produkten fortfarande föroreningar. I hjärtat av detta lignin och hemicellulosa. För att bli av med dem, massan behandlas med klor eller alkali.

Hos människa finns det inga sådana biologiska katalysatorer som har lyckats bryta ner denna komplexa biopolymer. Men vissa djur (växtätare), anpassas till detta. Magen avgöra vissa bakterier som gör det åt dem. Istället organismer härleda energi för livet och livsmiljö. Denna form av symbios är mycket fördelaktigt för båda parter.

gummi

Denna naturliga polymer med värdefull ekonomiskt värde. För första gången beskrevs av Robert Cook, som i en av sina resor fann honom. Det hände så här. Efter landning på ön där de infödda levde okänd för honom, han varmt av dem. Hans uppmärksamhet drogs av de lokala barn, som har spelat en ovanlig ämne. Denna sfäriska kropp stöts från golvet och hoppade upp högt i luften, återvände sedan.

Fråga lokalbefolkningen om vad som görs från denna leksak, lärde Cook att detta stelnar saften av ett träd - Hevea. Mycket senare konstaterades att detta är en biopolymer gummi.

Den kemiska naturen hos föreningen känd - är isopren, naturlig genomgått polymerisation. Formeln gummi (C ₅ H _{8) n.} Dess egenskaper, på grund av att han är så högt ansedda, enligt följande:

• elasticitet;
• hållbarhet;
• elektrisk isolering;
• vattentäta.

Men det finns nackdelar. I kalla förhållanden blir skör och spröd, och värmen - klibbiga och trögflytande. Det är därför det fanns ett behov för syntes av analoger av artificiell eller syntetisk bas. Idag gummin används ofta inom teknik och industriella applikationer. De viktigaste produkter baserade på dem:

• gummi;
• ebenholts.

bärnsten

Det är en naturlig polymer, eftersom hartset är i sin struktur, fossil dess form. Rumslig struktur - tegel amorf polymer. Mycket brandfarligt, kan det tända lågan av en match. Det har luminiscens egenskaper. Detta är en mycket viktig och värdefull kvalitet, som används i smycken. Ornament på grundval av bärnsten är mycket vacker och efterfrågan.

Dessutom biopolymer som används i medicinska syften. Eftersom den är tillverkad sandpapper färg beläggningar på olika ytor.