פולימר טבעי - יישום של הנוסחה

רוב חומרי הבנייה מודרניים, תרופות, בדים, כלי הבית, אריזות וחומרים מתכלים הם פולימרים. היא קבוצה של תרכובות שיש את התכונות האופייניות. רבים מהם, אך למרות זאת, מספר הפולימרים ממשיכים לגדול. אחרי הכל הכימאים הסינתטיים מתגלים מדי שנה יותר ויותר חומרים חדשים. במקרה זה, משמעות מיוחדת בכל העת שהייתה לו פולימר טבעי. מה הן המולקולות המדהימות האלה? מה הם המאפיינים שלהם ומה הם המאפיינים? התשובות לשאלות אלה במאמר.

פולימרים: מאפיינים כלליים

מנקודת המבט של כימיה, הפולימר נחשב מולקולה בעל משקל מולקולרי גדול בין כמה אלפים למיליוני יחידות. עם זאת, מלבד תכונה זו, יש עדיין כמה שבו החומר ניתן לסווג בדיוק כפי טבעיים פולימרים סינתטיים. הם:

• חוזר כל הזמן יחידות מונומר, אשר מחוברים באמצעות אינטראקציות שונות;
• פולימראז תואר (כלומר, המספר של מונומרים) חייב להיות גבוה מאוד, אחרת במתחם ייחשב oligomer;
• בקביעת אוריינטציה מרחבית של מקרומולקולה;
• סט של תכונות פיסיקליות וכימיות חשובות ייחודיות לקבוצה.

באופן כללי, את מהות הטבע פולימריים להבדילה אחרים די בקלות. צריך רק להסתכל על הנוסחה שלו כדי להבין את זה. דוגמא טיפוסית היא פוליאתילן הידועה, נמצא בשימוש נרחב ביתי ותעשייה. זהו תוצר של התגובה פילמור, אשר נכנסה פחמימנים בלתי רווי הוא ethene או אתילן. התגובה נכתבת בדרך כלל כדלקמן:

NCH ₂ = CH ₂ → (-CH-CH-) _n, כאשר n - הוא מידת פילמור של מולקולות מראה כיחידות מונומר נכלל בהרכב שלה.

כמו כן כדוגמא, פולימר טבעי אשר ידוע, עמילן זה. יתר על כן, בקבוצה זו של תרכובות שייכים amylopectin, תאי, חלבון עוף וחומרים רבים אחרים.

התגובה, אשר הביא מקרומולקולה יכול להיווצר, הם משני סוגים:

• פילמור;
• polycondensation.

ההבדל הוא כי במקרה השני, את תוצרי התגובה הם בעלי משקל מולקולרי נמוך. המבנה של הפולימר יכול להשתנות, תלוי האטומים המרכיבים אותו. לעתים קרובות יש צורות ליניארי, אבל יש רשת תלת-מימדית, מורכבת מאוד.

אם אנחנו מדברים על הכוחות והאינטראקציות שמחזיקים את יחידות מונומר יחד, אפשר לזהות בסיסי:

• כוחות דר ואלס ואן;
• קשר כימי (קוולנטי, יונית);
• האינטראקציה elektronostaticheskoe.

כל הפולימרים לא ניתן לשלב לתוך קטגוריה אחת כי יש להם אופי שונה לחלוטין, שיטה של היווצרות ולבצע פעולות שונות. תכונותיהם הם גם שונים. לכן, קיים סיווג המאפשר לך לשתף את כל חברי קבוצה זו של חומרים לקטגוריות שונות. היא מבוססת עלולה לשקר כמה סימנים.

סיווג של פולימרים

אם ניקח את הבסיס של הרכב האיכותי של מולקולות, כל החומרים ניתן לקבוע בשלוש קבוצות.

1. את organics - אלה המכילים פחמן, מימן, גופרית, חמצן, זרחן, חנקן. כלומר, אלה אלמנטים שהם ביוגני. דוגמאות לכך הן פוליאתילן במשקל, פוליוויניל כלוריד, פוליפרופילן, זהורית, ניילון, פולימר טבעי - חלבון, חומצות גרעין וכן הלאה.
2. Elementorganic - כזה רכב שכולל כמה אורגני זר אלמנט ביוגני. לרוב הוא סיליקון, אלומיניום או טיטניום. דוגמאות של מקרומולקולות כגון: זכוכית אורגנית, steklopolimery, חומרים מרוכבים.
3. שקר בבסיס אטומי סיליקון שרשרת במקום פחמן - אורגני. הרדיקלים יכולים להיות גם חלק של הענפים הצדדיים. הם פתחו לאחרונה כמו באמצע המאה XX. בשימוש ברפואה, בנייה, הנדסת תעשייה ועוד. דוגמאות של סיליקון, כינאבאר.

אם מחלק את הפולימרים במקורו, אפשר לזהות שלוש של קבוצתם.

1. פולימרים טבעיים שתועלת מתבצעת נרחב עם הישן. אלה הם מקרומולקולות ליצירה של אשר איש לא עושה שום מאמץ. הם מוצרים של אופי התגובות. דוגמאות: משי, צמר, חלבון, חומצות גרעין, עמילן, תאית, עור, כותנה ועוד.
2. מלאכותי. אלה הם מקרומולקולות שנוצרים על ידי אדם, אלא על בסיס של אנלוגים טבעי. וזו רק לשפר ולשנות את המאפיינים של פולימרים טבעיים קיימים. דוגמאות: גומי סינתטי, גומי.
3. סינטטי - פולימרים אלה, היצירה שרק האדם מעורב. אנלוגים טבעיים עבורם שם. מדענים לפתח שיטות סינתזת חומרים חדשים אשר הנם שונות לביצועים משופרים. לכן נולדים תרכובות פולימריות הסינתטיות מכל הסוגים. דוגמאות: פוליאתילן, פוליפרופילן, זהורית, סיבים יצטטו וכדומה.

יש תכונה נוספת, המהווה את בסיס הפרדת החומרים בקבוצה. תגובתיות זו התנגדות תרמית. להקצות שתי קטגוריות עבור פרמטר זה:

• תרמופלסטיים;
• thermosets.

The, חשוב העתיק ביותר ובעיקר יקר עדיין פולימר טבעי. תכונותיו ייחודיות. לכן, אנחנו נבוא להסתכל על זה הוא בקטגוריה זו של מקרומולקולות.

איזה חומר הוא פולימר טבעי?

כדי לענות על שאלה זו, ראשון נסתכל סביבך. שמקיף אותנו? אורגניזמים חיים סביבנו שאוכלים, לנשום, לשכפל, בפריחה ולהפיק פירות וזרעים. והם מנקודת מולקולרית של נוף? הוא כולא כגון:

• חלבונים;
• חומצות גרעין;
• סוכרים.

אז, הפולימר הטבעי הוא, כל אחד המתחמים מעל. לפיכך, נראה כי החיים סביבנו, יש רק בזכות הנוכחות של מולקולות אלה. מאז ימי קדם, אנשים השתמשו חימר, תערובות ופתרונות חיזוק ובניית בתים, חוט ארוג, צמר, המשמש ליצירת כותנת בגדים, משי, צמר ועור של חיות. פולימרים אורגניים טבעיים מלווים איש בכל שלבי ההיווצרות וההתפתחות שלה, ובמובנים רבים סייעו לו להשיג את התוצאות שיש לנו היום.

עצם טבעו של נתינה כל לחייהם של אנשים היה נוח ככל האפשר. במשך זמן, הגומי התגלה, זה בהיר המאפיינים המדהימים שלה. אדם למד להשתמש במזון כדי עמילן, בתוך טכני - תאי. פולימר טבעי ומהווה קמפור, אשר ידוע גם מאז ימי קדם. שרף, חלבונים, חומצות גרעין - הם כולם דוגמאות של תרכובות תחת שיקול.

המבנה של פולימרים טבעיים

לא כל חברי משפחה זו של חומרים בעלי אותו מבנה. לפיכך, פולימרים טבעיים וסינתטיים עשויים להשתנות במידה ניכרת. המולקולות שלהם מכוונות כך הרווחי ביותר ונוח להתקיים מבחינת אנרגיה. עם זאת, מינים טבעיים רבים מסוגלים להתנפח והמבנה שלהם בתהליך של שינוי. ישנן מספר גרסאות הנפוצים ביותר של המבנה שרשרת:

• ליניארי;
• מסועף;
• stellate;
• שטוח;
• רשת;
• קלטת;
• מסרק.

יש נציגים מקרומולקולות מלאכותיים וסינטטיים מסה גדולה מאוד, מספר עצום של אטומים. הם נוצרים עם תכונות רצויות במיוחד. לכן, המבנה שלהם שתוכנן במקור לאדם. פולימרים טבעיים הם גם לעיתים קרובות או ליניארי או רשת על המבנה.

דוגמאות של מקרומולקולות הטבעית

פולימרים טבעיים וסינתטיים קרובים מאוד זה לזה. אחרי הראשונה הופכת את הבסיס השני. דוגמאות של טרנספורמציות כאלה הם רבים. הנה כמה מהם.

1. פלסטיק קונבנציונלי חלבי לבן - זה הוא מוצר שהושג על ידי טיפול של תאית עם חומצה חנקתית בתוספת קמפור הטבעי. התגובה פילמור התוצאה התקשות של הפולימר המתקבל והמרה למוצר הרצוי. Plasticizer - קמפור, מה שהופך אותו מסוגל ריכוך כאשר מחומם ולשנות את צורתם.
2. משי אצטט, סיבי cuprammonium, ויסקוזה - הם כולם דוגמאות של חוטים, סיבים, אשר מתקבלים על בסיס תאית. בדים העשויים מכותנה טבעית ומצעים אינם כה חזקים, לא מבריק, קל קמט. אבל אנלוגים מלאכותי של ליקויים אלה נשללו, מה שהופך את השימוש בם הוא מאוד אטרקטיבי.
3. אבן מלאכותית, חומרי בניין, תערובות, עור - הוא גם דוגמאות של פולימרים הנגזרים חומרים טבעיים.

חומר שהוא פולימר טבעי, ועשוי לשמש בצורתו האמיתית. דוגמאות כאלה הן רבות מדי:

• רוזין;
• ענבר;
• עמילן;
• amylopectin;
• תאית;
• פרווה;
• צמר;
• כותנה;
• משי;
• מלט;
• חימר;
• סיד;
• חלבונים;
• חומצות גרעין וכן הלאה.

ברור כי לפנינו מח' של תרכובות היא גדולה מאוד, כמעט חשובה ומשמעותית עבור אנשים. עכשיו הבה נבחן ביתר פירוט כמה נציגים של פולימרים טבעיים, שהם מאוד פופולריים כרגע.

משי וצמר

הנוסחא של מורכבות פולימר משי טבעיות, בגלל ההרכב הכימי שלה מתבטא את הרכיבים הבאים:

• fibroin;
• sericin;
• שעווה;
• שומנים.

עצמו חלבון עיקרי - fibroin, יש חברות של יותר מיני חומצת אמינו. אם להציגה בפני שרשרת פוליפפטיד, זה ייראה כך: (-NH-CH ₂ -CO-NH-CH (CH ₃₎ -CO-NH-CH ₂ -CO-) _n. וזה רק חלק ממנה. אם אנו מדמיינים כי למבנה באמצעות ואן דר ואלס מצטרף לא פחות מורכבת מולקולת חלבון sericin, הם מעורבבים יחד קונפורמציה אחת עם שעווה ושומנים, אפשר להבין מדוע קשה לתאר משי טבעי הנוסחה.

נכון להיום, הרבה של מוצר זה מספק סין, עבור השטחים הפתוחים שלה, יש גידול טבעי המפיק הראשי - תולעי משי. בעבר, מאז ימי קדם, משי טבעי הוא מוערך מאוד. להרשות לעצמי בגדים ממנו יכלו אנשים אצילים, עשירים בלבד. היום, רבים מן המאפיינים של הרקמה הם עניים. לדוגמא, הוא ממוגנט חזק מקומט, בנוסף, חשיפה לשמש מאבד מזוהרו ו להכתים. לכן, כבר להשתמש נגזרים סינטטיים עליהם.

צמר - הוא גם פולימר טבעי כמוצר של פונקציות חיוניות של העור ואת בלוטות חלב של חיות. בהתבסס על סריגים מיוצרים מוצר חלבון זה, אשר, כמו משי, הוא חומר יקר ערך.

עמילן

עמילן טבעי הוא חי צמח פולימר מוצר. הם מייצרים אותו כתוצאה של תהליך הפוטוסינתזה לצבור בחלקים שונים של הגוף. ההרכב הכימי שלה:

• amylopectin;
• amylose;
• גלוקוז אלפא.

המבנה המרחבי של עמילן הוא מסועף מאוד, מופרע. בשל amylopectin כלל, הוא מסוגל נפיחות במים, הופכים להדביק כביכול. זה פתרון קולואידים משמש באמנות והתעשייה. ברפואה, בתעשיית המזון, לייצור דבקים טפטים - זה גם השימוש בסמים.

בין הצמחים המכילים כמות העמילן המרבית ניתן לזהות:

• תירס;
• תפוחי אדמה;
• אורז;
• חיטה;
• קסאווה;
• שיבולת שועל;
• כוסמת;
• בננות;
• דורה.

על בסיס לחם ואופים biopolymer הזה, לעשות פסטה, לבשל ריבה, דגנים ומוצרי מזון אחרים.

תאי

מנקודת המבט של כימיה, החומר - הוא פולימר שהרכבם מתבטא הנוסחא (C ₆ H ₅ O _{5) n.} שרשרת יחידת מונומר היא-גלוקוז בטא. מקום הראשי של תוכן תאי - הוא דפנות התא של צמחים. לכן העץ - מקור חשוב של תרכובת זו.

תאי - פולימר טבעי כי יש מבנה מרחבים ליניארי. הוא משמש לייצור מהסוגים הבאים של מוצרים:

• מוצרי עיסת נייר;
• פרווה מלאכותית;
• סוגים שונים של סיבים מעשה ידי אדם;
• כותנה;
• מפלסטיק;
• אבק שריפה נטול עשן;
• סרטים וכן הלאה.

ברור כי הערך התעשייתי שלה הוא נהדר. כדי תרכובת זו עשויה לשמש בייצור, זה צריך להיות כדי להתחיל לחלץ מצמחים. הדבר נעשה על ידי בישול רציף של עץ במכשירים מיוחדים. עיבוד נוסף, כמו גם חומרים כימיים המשמשים לעיכול שונה. ישנן מספר דרכים:

• סולפיט;
• חנק;
• סודה;
• סולפט.

לאחר עיבוד כזה המוצר עדיין מכיל זיהומים. בליבה של ליגנין ו hemicellulose זה. כדי להיפטר מהם, עיסת מטופל עם כלור או אלקלי.

אצל בני אדם, אין זרזים ביולוגיים כאלה שהצליחו לשבור biopolymer מורכב זה. עם זאת, כמה בעלי חיים (אוכלי עשב), מותאם זו. הקיבה שלהם ליישב כמה חיידקים כי לעשות את זה בשבילם. במקום אורגניזמים להפיק אנרגיה לכל החיים ועל בית הגידול. צורת סימביוזה זו היא מאוד מועיל לשני הצדדים.

גומי

פולימר טבעי זה שיש ערך כלכלי רב ערך. בפעם הראשונה זה תואר על ידי רוברט קוק, אשר באחד ממסעותיו מצא אותו. זה קרה ככה. לאחר הנחיתה באי שבו הילידים חיו ידועים לו, הוא התקבל בחום על ידי אותם. תשומת הלב שלו היה נמשך על ידי ילדים מקומיים, ששיחקו נושא יוצא דופן. גוף כדורי זה דחוי מן הרצפה קפץ גבוה באוויר, ואז חזר.

שאל את המקומיים על מה עשוי הצעצוע הזה, קוק נודע כי זו מבצרת את המיץ של עץ - Hevea. זמן רב לאחר מכן, נמצא כי מדובר גומי biopolymer.

האופי הכימי של המתחם הידוע - הוא isoprene, פילמור עברו טבעי. גומי פורמולה (C ₅ H _{8) n.} תכונותיו, עקב אשר הוא כל כך מוערכת ביותר, כדלקמן:

• גמישות;
• עמידות;
• בידוד חשמלי;
• אטום למים.

עם זאת, ישנם חסרונות. בתנאי קור היא הופכת שבירה ופריכה, ואת החום - דביקה וצמיג. לכן היה צורך לסינתזה של אנלוגים של בסיס מלאכותי או סינטטי. קונדומים היום נמצאים בשימוש נרחב בהנדסה ויישומים תעשייתיים. המוצרים החשובים ביותר המבוססים עליהם:

• גומי;
• הובן.

ענבר

זהו פולימר טבעי, מאז השרף הוא במבנה שלה, צורתו מאובנים. המבנה המרחבי - פולימר לבנים אמורפי. דליק מאוד, זה יכול להצית את הלהבה של גפרור. יש לו את מאפייני ההארה. זוהי איכות מאוד חשוב ובעל ערך, אשר משמש תכשיטים. קישוטים על בסיס ענבר הוא מאוד יפה בביקוש.

בנוסף, biopolymer משמש למטרות רפואיות. כי זה מיוצר ציפויי צבע נייר זכוכית על משטחים שונים.