BAKELITE: STRUKTUR, SIFAT, MEMPEROLEH DAN APLIKASI - KIMIA - 2026

The Bakelite adalah resin polimer fenol dan formaldehid, definisi kimia yang tepat dan merupakan polioxibenciletilenglicol hidroksida. Kemunculan dan pengkomersialan bahan ini menandakan awal era plastik; ia diduduki dan merupakan sebahagian daripada barang-barang rumah tangga, kosmetik, elektrik, dan juga tentera.

Namanya berasal dari penciptanya: ahli kimia Amerika yang lahir di Belgium, Leo Baekeland, yang pada tahun 1907 mencapai pengeluaran dan peningkatan polimer ini; kemudian menjumpai Syarikat Bakelite Umum pada tahun 1910. Pada mulanya, semasa mengubah pemboleh ubah fizikal yang terlibat, Bakelite terdiri daripada pepejal yang rapuh dan rapuh yang tidak bernilai.

Telefon retro dibuat dengan polimer Bakelite. Sumber: Pexels.

Setelah lapan tahun bekerja di makmal, dia berjaya memperoleh Bakelite yang cukup padat dan termostabil, dengan nilai yang tinggi kerana sifatnya. Oleh itu, Bakelite menggantikan bahan plastik lain yang berasal dari semula jadi; polimer tiruan yang pertama dilahirkan.

Namun, pada masa kini, ia telah digantikan dengan plastik lain, dan ia terdapat terutamanya pada aksesori atau benda dari abad ke-20. Contohnya, telefon pada gambar di atas diperbuat daripada Bakelite, seperti banyak objek dengan warna hitam yang serupa dengan ini, atau kuning atau putih (menyerupai gading).

Struktur bakelite

Latihan

Pembentukan struktur tiga dimensi struktur jenis polimer fenol-formaldehid, bakelit. Sumber: MaChe.

Mentakrifkan bakelit sebagai resin polimer dari fenol dan formaldehid, maka kedua molekul itu mesti mengikut strukturnya, yang dihubungkan secara kovalen dalam beberapa cara; jika tidak, polimer ini tidak akan menunjukkan sifat khasnya.

Phenol terdiri daripada kumpulan OH yang dihubungkan terus ke cincin benzena; sementara formaldehid adalah molekul O = CH ₂ atau CH ₂ O (gambar atas). Fenol kaya dengan elektron, kerana fakta bahawa OH, walaupun menarik elektron ke arahnya sendiri, juga menyumbang kepada penghapusan semula oleh cincin aromatik.

Menjadi kaya dengan elektron, ia boleh diserang oleh elektrofil (spesies lapar elektron); seperti contohnya, molekul CH ₂ O.

Bergantung pada sama ada medium itu berasid (H ⁺ ) atau asas (OH ^- ), serangan itu boleh menjadi elektrofilik (formaldehid menyerang fenol) atau nukleofilik (fenol menyerang formaldehid). Tetapi pada akhirnya, CH ₂ O menggantikan H fenol menjadi kumpulan metilol, -CH ₂ OH; -CH ₂ OH ₂ ⁺ dalam medium asid, atau -CH ₂ O ^- dalam medium asas.

Dengan mengandaikan medium berasid, -CH ₂ OH ₂ ⁺ kehilangan molekul air pada masa yang sama bahawa serangan elektrofilik cincin fenolik kedua berlaku. Jambatan metilena, -CH ₂ - kemudian dibentuk (berwarna biru pada gambar).

Penggantian Ortho dan para

Jambatan metilena tidak mengikat dua cincin fenolik pada kedudukan sewenang-wenangnya. Sekiranya struktur diperhatikan, kemungkinan untuk mengesahkan bahawa ikatan berada dalam kedudukan yang berdekatan dan bertentangan dengan kumpulan OH; ini masing-masing adalah kedudukan ortho dan para. Kemudian, penggantian atau serangan ke atau dari cincin fenolik berlaku pada kedudukan ini.

Tiga dimensi rangkaian

Mengingat hibridisasi kimia, karbon jambatan metilena adalah sp ³ ; oleh itu, ia adalah tetrahedron yang meletakkan ikatannya di luar atau di bawah satah yang sama. Akibatnya, cincin tidak terletak pada satah yang sama, dan wajah mereka mempunyai orientasi yang berbeza di ruang angkasa:

Segmen struktur tiga dimensi Bakelite. Sumber: Wikimedia Commons.

Sebaliknya, apabila penggantian hanya berlaku dalam kedudukan -orto, rantai polimer diperolehi. Tetapi, ketika polimer tumbuh melalui kedudukan -para, sejenis jaringan atau tiga dimensi rangkaian cincin fenolik terbentuk.

Bergantung pada keadaan proses, rangkaian dapat menggunakan "morfologi bengkak", yang tidak diinginkan untuk sifat plastik. Semakin padat, semakin baik ia akan berfungsi sebagai bahan.

Hartanah

Mengambil bakelit sebagai rangkaian cincin fenolik yang disatukan oleh jambatan metilena, sebab sifatnya dapat difahami. Yang utama disebutkan di bawah:

-Ia adalah polimer termoset; iaitu, setelah dipadatkan, ia tidak dapat dibentuk oleh kesan panas, malah menjadi lebih keras.

-Jisim molekul rata-rata biasanya sangat tinggi, yang menjadikan kepingan bakelite lebih berat daripada plastik lain dengan ukuran yang sama.

-Apabila digosok dan suhunya meningkat, ia mengeluarkan bau formaldehid khas (pengiktirafan organoleptik).

-Setelah dibentuk, dan kerana plastik termoset, ia mengekalkan bentuknya dan tahan terhadap kesan korosif pelarut tertentu, kenaikan suhu dan calar.

-Ia adalah konduktor haba dan elektrik yang teruk.

-Memancarkan suara khas apabila dua keping Bakelite dipukul, yang membantu mengenalinya secara kualitatif.

-Baru disintesis, mempunyai konsistensi damar dan berwarna coklat. Apabila ia mengeras, ia memperoleh warna coklat yang berbeza, hingga berubah menjadi hitam. Bergantung pada apa yang diisi dengan (asbes, kayu, kertas, dll.) Ia dapat menampilkan warna yang berbeza dari putih hingga kuning, coklat atau hitam.

Mendapatkan

Untuk mendapatkan bakelit, reaktor diperlukan terlebih dahulu di mana fenol (tulen atau dari tar arang batu) dan larutan formaldehid pekat (37%) dicampurkan, mengekalkan nisbah molar Fenol / Formaldehid sama dengan 1. Reaksi bermula polimerisasi melalui pemeluwapan (kerana air, molekul kecil) dilepaskan.

Campuran kemudian dipanaskan dengan pengadukan dan dengan adanya asid (HCl, ZnCl ₂ , H ₃ PO ₄ , dll.) Atau pemangkin asas (NH ₃ ). Resin coklat diperoleh yang ditambahkan lebih banyak formaldehid dan dipanaskan hingga sekitar 150 ° C di bawah tekanan.

Kemudian, resin disejukkan dan dipadatkan dalam bekas atau acuan, disertakan sebagai tambahan kepada bahan pengisian (sudah disebutkan di bahagian sebelumnya), yang akan menyukai jenis tekstur dan warna yang diinginkan.

Permohonan

Papan kayu plastik. Sumber: VarunRajendran di Wikipedia Inggeris

Bakelite adalah plastik klasik pada separuh pertama dan pertengahan abad ke-20. Telefon, kotak arahan, catur, pemegang pintu kenderaan, domino, bola biliar; Setiap objek yang selalu terkena sedikit kesan atau pergerakan dibuat dari Bakelite.

Kerana ia adalah konduktor panas dan elektrik yang buruk, ia digunakan sebagai plastik penebat dalam kotak litar, sebagai komponen sistem elektrik radio, bola lampu, kapal terbang, dan semua jenis alat penting semasa perang dunia.

Ketekunannya yang cukup menarik untuk reka bentuk kotak dan perhiasan yang diukir. Dari segi hiasan, ketika bakelite dicampurkan dengan kayu, yang kedua diberi tekstur plastik, dengan mana papan atau papan komposit telah dibuat untuk menutup lantai (gambar atas) dan ruang domestik.

Rujukan

1. University Federico II dari Naples, Itali. (sf). Resin fenol-formaldehid. Dipulihkan dari: whatischemistry.unina.it
2. Isa Mary. (5 April 2018). Arkeologi dan usia bakelite plastik di tempat pembuangan brody. Kale. Dipulihkan dari: campusarch.msu.edu
3. Kumpulan Bahagian Pendidikan Kimia Sains. (2004). Penyediaan Bakelite. Universiti Purdue. Dipulihkan dari: chemed.chem.purdue.edu
4. Kumpulan Bakelite 62. (sf). Struktur. Dipulihkan dari: bakelitegroup62.wordpress.com
5. Wikipedia. (2019). Bakelite. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
6. Boyd Andy. (8 September 2016). Leo Baekeland dan bakelite. Dipulihkan dari: uh.edu
7. Tandon NYU. (05 Disember 2017). Lampu, Kamera, Bakelite! Pejabat Hal Ehwal Pelajar Mengadakan Malam Filem yang Menyeronokkan dan Berinformasi. Dipulihkan dari: engineering.nyu.edu