POLIMER: SEJARAH, PEMPOLIMERAN, JENIS, SIFAT - KIMIA - 2026

The polimer adalah sebatian molekul mempunyai ciri-ciri yang mempunyai jisim molar yang tinggi (antara beribu-ribu kepada berjuta-juta) dan terdiri daripada sebilangan besar unit, yang dipanggil monomer, yang berulang-ulang.

Oleh kerana mereka mempunyai ciri molekul besar, spesies ini disebut makromolekul, yang memberi mereka sifat unik yang sangat berbeza dari yang diamati pada yang lebih kecil, hanya disebabkan oleh jenis bahan ini, seperti kecenderungan yang mereka miliki untuk membentuk struktur kaca.

Dengan cara yang sama, kerana mereka tergolong dalam kumpulan molekul yang sangat banyak, keperluan untuk memberi mereka klasifikasi, sebab itulah ia terbahagi kepada dua jenis: polimer asal semula jadi, seperti protein dan asid nukleik; dan pembuatan sintetik, seperti nilon atau lucite (lebih dikenali sebagai Plexiglas).

Para sarjana memulakan penyelidikan mengenai sains di sebalik polimer pada tahun 1920-an, ketika mereka memerhatikan dengan penuh rasa ingin tahu dan bingung bagaimana bahan seperti kayu atau getah berkelakuan. Oleh itu para saintis pada masa itu mula menganalisis sebatian ini sehingga terdapat dalam kehidupan seharian.

Dengan mencapai tahap pemahaman tertentu mengenai sifat spesies ini, adalah mungkin untuk memahami strukturnya dan maju dalam penciptaan makromolekul yang dapat memfasilitasi pengembangan dan peningkatan bahan yang ada, serta produksi bahan baru.

Begitu juga, diketahui bahawa banyak polimer penting mengandungi atom nitrogen atau oksigen dalam strukturnya, yang dihubungkan dengan atom karbon, yang membentuk sebahagian daripada rantai utama molekul.

Bergantung pada kumpulan fungsi utama yang merupakan sebahagian daripada monomer, mereka akan diberi nama mereka; sebagai contoh, jika monomer dibentuk oleh ester, poliester dibuat.

Sejarah polimer

Sejarah polimer mesti didekati bermula dengan merujuk kepada polimer pertama yang diketahui.

Dengan cara ini, bahan-bahan semula jadi tertentu yang telah digunakan secara meluas sejak zaman purba (seperti selulosa atau kulit) terutama terdiri dari polimer.

Abad XIX

Bertentangan dengan apa yang mungkin difikirkan, komposisi polimer tidak diketahui hingga beberapa abad yang lalu, ketika ia mulai menentukan bagaimana bahan-bahan ini terbentuk, dan mereka bahkan berusaha untuk mewujudkan kaedah untuk mencapai pembuatan buatan.

Kali pertama istilah "polimer" digunakan adalah pada tahun 1833, terima kasih kepada ahli kimia Sweden Jöns Jacob Berzelius, yang menggunakannya untuk merujuk kepada bahan-bahan yang bersifat organik yang mempunyai formula empirik yang sama tetapi mempunyai massa molar yang berbeza.

Ilmuwan ini juga bertanggungjawab menyusun istilah lain, seperti "isomer" atau "pemangkin"; walaupun harus diperhatikan bahawa pada masa itu konsep ungkapan ini sama sekali berbeza dengan apa yang mereka maksudkan hari ini.

Selepas beberapa eksperimen untuk mendapatkan polimer sintetik dari transformasi spesies polimer semula jadi, kajian sebatian ini memperoleh perkaitan yang lebih besar.

Tujuan penyelidikan ini adalah untuk mencapai pengoptimuman sifat polimer yang sudah diketahui dan memperoleh bahan baru yang dapat memenuhi tujuan tertentu dalam bidang sains yang berlainan.

Abad kedua puluh

Memerhatikan bahawa getah larut dalam pelarut yang bersifat organik dan kemudian larutan yang dihasilkan menunjukkan beberapa ciri yang tidak biasa, para saintis prihatin dan tidak tahu bagaimana menjelaskannya.

Melalui pemerhatian ini, mereka menyimpulkan bahawa bahan seperti ini menunjukkan tingkah laku yang sangat berbeza daripada molekul yang lebih kecil, kerana mereka dapat memerhatikan semasa mempelajari getah dan sifatnya.

Mereka menyatakan bahawa larutan yang dikaji mempunyai kelikatan tinggi, penurunan ketara pada titik beku dan tekanan osmotik kecil; Dari ini dapat disimpulkan bahawa terdapat beberapa zat terlarut berjisim molar yang sangat tinggi, tetapi para sarjana menolak untuk mempercayai kemungkinan ini.

Fenomena ini, yang juga dinyatakan dalam beberapa bahan seperti gelatin atau kapas, membuat para saintis pada masa itu berfikir bahawa jenis bahan ini terdiri daripada agregat unit molekul kecil, seperti C ₅ H ₈ atau C ₁₀ H ₁₆ , diikat oleh daya antara molekul.

Walaupun pemikiran yang salah ini bertahan selama beberapa tahun, definisi yang masih ada hingga sekarang adalah yang diberikan oleh ahli kimia Jerman dan pemenang Hadiah Nobel dalam Kimia, Hermann Staudinger.

Abad XXI

Definisi struktur ini sebagai bahan makromolekul yang dihubungkan oleh ikatan kovalen diciptakan pada tahun 1920 oleh Staudinger, yang berkeras untuk merancang dan melakukan eksperimen sehingga dia menemui bukti untuk teori ini selama sepuluh tahun akan datang.

Perkembangan yang disebut "kimia polimer" bermula dan sejak itu ia hanya menarik minat para penyelidik di seluruh dunia, termasuk di antara halaman sejarahnya para saintis yang sangat penting, termasuk Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, antara lain, selain yang disebut sebelumnya.

Pada masa ini, makromolekul polimer dikaji dalam bidang saintifik yang berbeza, seperti sains polimer atau biofizik, di mana bahan yang terhasil dari menghubungkan monomer melalui ikatan kovalen dengan kaedah dan tujuan yang berbeza disiasat.

Sudah tentu, dari polimer semula jadi seperti poliisoprena hingga yang berasal dari sintetik seperti polistirena, ia digunakan sangat kerap, tanpa mengurangkan kepentingan spesies lain seperti silikon, yang terdiri daripada monomer berdasarkan silikon.

Sebilangan besar sebatian ini dari sumber semula jadi dan sintetik terdiri daripada dua atau lebih kelas monomer yang berlainan, spesies polimerik ini diberi nama kopolimer.

Pempolimeran

Untuk menyelidiki subjek polimer, kita mesti memulakan dengan membicarakan asal perkataan polimer, yang berasal dari istilah Yunani polys, yang bermaksud "banyak"; dan sekadar, yang merujuk kepada "bahagian" sesuatu.

Istilah ini digunakan untuk menunjuk sebatian molekul yang mempunyai struktur yang terdiri daripada banyak unit berulang, ini menyebabkan sifat jisim molekul relatif tinggi dan ciri-ciri intrinsik lain dari ini.

Oleh itu, unit yang membentuk polimer didasarkan pada spesies molekul yang mempunyai jisim molekul relatif yang agak kecil.

Dalam urat ini, istilah polimerisasi hanya berlaku untuk polimer sintetik, lebih khusus untuk proses yang digunakan untuk mendapatkan makromolekul jenis ini.

Oleh itu, polimerisasi dapat didefinisikan sebagai tindak balas kimia yang digunakan dalam kombinasi monomer (satu demi satu) untuk, dari ini, menghasilkan polimer yang sesuai.

Oleh itu, sintesis polimer dilakukan melalui dua jenis tindak balas utama: reaksi penambahan dan tindak balas pemeluwapan, yang akan dijelaskan secara terperinci di bawah.

Polimerisasi dengan tindak balas penambahan

Jenis polimerisasi ini mempunyai penyertaan molekul tak jenuh yang mempunyai ikatan dua atau tiga dalam strukturnya, terutamanya karbon-karbon.

Dalam tindak balas ini, monomer mengalami kombinasi antara satu sama lain tanpa penghapusan atom-atomnya, di mana spesies polimer yang disintesis dengan memecahkan atau membuka cincin dapat diperoleh tanpa menghasilkan penghapusan molekul kecil.

Dari sudut pandang kinetik, polimerisasi ini dapat dilihat sebagai reaksi tiga langkah: permulaan, penyebaran dan penghentian.

Pertama, permulaan tindak balas berlaku, di mana pemanasan digunakan pada molekul yang dianggap sebagai pemula (dilambangkan sebagai R ₂ ) untuk menghasilkan dua spesies radikal seperti berikut:

R ₂ → 2R ∙

Sekiranya penghasilan polietilena digunakan sebagai contoh, maka langkah selanjutnya adalah penyebaran, di mana radikal reaktif yang terbentuk mengatasi molekul etilena dan spesies radikal baru terbentuk seperti berikut:

R ∙ + CH ₂ = CH ₂ → R - CH ₂ –CH ₂ ∙

Radikal baru ini kemudiannya digabungkan dengan molekul etilena yang lain, dan proses ini berlanjutan berturut-turut sehingga gabungan dua radikal rantai panjang sehingga akhirnya menimbulkan polietilena, dalam reaksi yang dikenali sebagai penamatan.

Polimerisasi dengan tindak balas pemeluwapan

Dalam kes polimerisasi melalui tindak balas pemeluwapan, gabungan dua monomer yang berlainan secara amnya berlaku, sebagai tambahan kepada penghapusan molekul kecil, yang biasanya adalah air.

Begitu juga, polimer yang dihasilkan oleh tindak balas ini sering mempunyai heteroatom, seperti oksigen atau nitrogen, sebagai sebahagian daripada tulang belakang mereka. Ia juga berlaku bahawa unit berulang yang mewakili pangkal rantainya tidak mempunyai semua atom yang berada di monomer yang mana ia boleh direndahkan.

Sebaliknya, terdapat kaedah yang dikembangkan baru-baru ini, di antaranya polimerisasi plasma menonjol, yang ciri-cirinya tidak sesuai dengan mana-mana jenis pempolimeran yang dijelaskan di atas.

Dengan cara ini, reaksi pempolimeran asal sintetik, baik penambahan dan pemeluwapan, boleh berlaku sekiranya tiada atau di hadapan spesies pemangkin.

Pempolimeran kondensasi digunakan secara meluas dalam pembuatan banyak sebatian yang biasa terdapat dalam kehidupan seharian, seperti dacron (lebih dikenali sebagai poliester) atau nilon.

Bentuk pempolimeran lain

Sebagai tambahan kepada kaedah sintesis polimer buatan ini, terdapat juga sintesis biologi, yang ditakrifkan sebagai bidang kajian yang bertanggungjawab untuk penyelidikan biopolimer, yang terbahagi kepada tiga kategori utama: polinukleotida, polipeptida dan polisakarida.

Dalam organisma hidup, sintesis dapat dilakukan secara semula jadi, melalui proses yang melibatkan kehadiran pemangkin seperti enzim polimerase dalam penghasilan polimer seperti asid deoksiribonukleik (DNA).

Dalam kes lain, kebanyakan enzim yang digunakan dalam pempolimeran biokimia adalah protein, yang merupakan polimer yang terbentuk berdasarkan asid amino dan yang penting dalam sebahagian besar proses biologi.

Sebagai tambahan kepada bahan biopolimer yang diperolehi dengan kaedah ini, ada yang lain yang sangat relevan dengan komersil, seperti getah tervulkan yang dihasilkan dengan memanaskan getah asal semula jadi dengan adanya belerang.

Oleh itu, antara teknik yang digunakan untuk sintesis polimer melalui pengubahsuaian kimia polimer asal semula jadi ialah penamat, penghubung silang dan pengoksidaan.

Jenis polimer

Jenis polimer boleh dikelaskan mengikut ciri yang berbeza; sebagai contoh, mereka dikelaskan kepada termoplastik, termoset, atau elastomer mengikut tindak balas fizikal mereka terhadap pemanasan.

Selanjutnya, bergantung pada jenis monomer dari mana ia terbentuk, ia boleh menjadi homopolimer atau kopolimer.

Begitu juga, mengikut jenis pempolimeran yang dihasilkan, ia boleh menjadi polimer penambahan atau pemeluwapan.

Begitu juga, polimer semula jadi atau sintetik boleh didapati bergantung kepada asalnya; atau organik atau bukan organik bergantung kepada komposisi kimianya.

Hartanah

- Ciri yang paling terkenal adalah identiti berulang monomernya sebagai asas strukturnya.

- Sifat elektriknya berbeza mengikut tujuannya.

- Mereka menunjukkan sifat mekanik seperti keanjalan atau daya tahan terhadap daya tarikan, yang menentukan tingkah laku makroskopiknya.

- Sebilangan polimer menunjukkan sifat optik yang penting.

- Struktur mikro yang mereka miliki secara langsung mempengaruhi sifat mereka yang lain.

- Ciri kimia polimer ditentukan oleh interaksi menarik antara rantai yang membentuknya.

- Sifat pengangkutannya relatif dengan kelajuan pergerakan antar molekul.

- Tingkah laku agregatnya berkaitan dengan morfologi.

Contoh polimer

Di antara sebilangan besar polimer yang ada adalah seperti berikut:

Polisterin

Digunakan dalam bekas yang berlainan jenis, dan juga dalam bekas yang digunakan sebagai penebat haba (untuk menyejukkan air atau menyimpan ais) dan juga dalam mainan.

Polytetrafluoroethylene

Lebih dikenali sebagai Teflon, ia digunakan sebagai penebat elektrik, juga dalam pembuatan penggelek dan untuk melapisi peralatan dapur.

Polivinil klorida

Digunakan dalam pengeluaran saluran dinding, jubin, mainan dan paip, polimer ini dikenali sebagai PVC.

Rujukan

1. Wikipedia. (sf). Polimer. Dipulihkan dari en.wikipedia.or
2. Chang, R. (2007). Kimia, edisi kesembilan. Mexico: McGraw-Hill.
3. Teks Libre. (sf). Pengenalan kepada Polimer. Diperolehi dari chem.libretexts.org
4. Cowie, JMG, dan Arrighi, V. (2007). Polimer: Kimia dan Fizik Bahan Moden, Edisi Ketiga. Dipulihkan dari books.google.co.ve
5. Britannica, E. (nd). Polimer. Diperolehi dari britannica.com
6. Morawetz, H. (2002). Polimer: Asal dan Pertumbuhan Sains. Dipulihkan dari books.google.co.ve