Uvod
1. Osobine polimera
2. Klasifikacija
3. Vrste polimera
4. Aplikacija
5. Nauka o polimerima
Zaključak
Spisak korištenih izvora

Uvod

Lanci molekula polipropilena.

Polimeri(grč. πολύ- - mnogo; μέρος - deo) - neorganski i organski, amorfni i kristalne supstance, dobiven uzastopnim ponavljanjem različitih grupa atoma, nazvanih "monomerne jedinice", povezanih u dugačke makromolekule kemijskim ili koordinacijskim vezama. Polimer je spoj visoke molekularne težine: broj monomernih jedinica u polimeru (stepen polimerizacije) mora biti dovoljno velik. U mnogim slučajevima, broj jedinica se može smatrati dovoljnim da se molekul klasifikuje kao polimer ako dodavanje sljedeće monomerne jedinice ne mijenja molekularna svojstva. Po pravilu, polimeri su supstance molekulske težine od nekoliko hiljada do nekoliko miliona.

Ako se veza između makromolekula provodi pomoću slabih van der Waalsovih sila, oni se nazivaju termoplasti, ako uz pomoć kemijskih veza - termosetovi. Linearni polimeri uključuju, na primjer, celulozu; razgranate polimere, na primjer, amilopektin; postoje polimeri sa složenom trodimenzionalnom strukturom.

U strukturi polimera može se razlikovati monomerna jedinica - ponavljajući strukturni fragment koji sadrži nekoliko atoma. Polimeri se sastoje od velikog broja ponavljajućih grupa (jedinica) iste strukture, na primjer, polivinil hlorid (-CH2-CHCl-) n, prirodna guma, itd. Visokomolekularna jedinjenja, čiji molekuli sadrže nekoliko vrsta ponavljanja grupe, nazivaju se kopolimeri ili heteropolimeri.

Polimer se formira od monomera reakcijama polimerizacije ili polikondenzacije. Polimeri uključuju brojne prirodne spojeve: proteine, nukleinske kiseline, polisaharide, gumu i druge organske tvari. U većini slučajeva, koncept se odnosi na organska jedinjenja međutim, postoji mnogo neorganskih polimera. Veliki broj polimera se sintetički dobija na bazi najjednostavnijih spojeva elemenata prirodnog porekla reakcijama polimerizacije, polikondenzacije i hemijskih transformacija. Nazivi polimera su izvedeni od naziva monomera sa prefiksom poli-: polietilen, polipropilen, polivinil acetat itd.

1. Osobine polimera

Posebna mehanička svojstva:

elastičnost- sposobnost velikih reverzibilnih deformacija pri relativno malom opterećenju (gume);

niska krhkost staklastih i kristalnih polimera (plastika, organsko staklo);

sposobnost makromolekula da se orijentiraju pod djelovanjem usmjerenog mehaničkog polja (koristi se u proizvodnji vlakana i filmova).

Karakteristike polimernih otopina:

visok viskozitet rastvora pri niskoj koncentraciji polimera;

do rastvaranja polimera dolazi kroz fazu bubrenja.

Poseban Hemijska svojstva:

sposobnost dramatične promjene svojih fizičkih i mehaničkih svojstava pod utjecajem malih količina reagensa (vulkanizacija gume, štavljenje kože, itd.).

Posebna svojstva polimera objašnjavaju se ne samo njihovom visokom molekularnom težinom, već i činjenicom da makromolekule imaju lančanu strukturu i da su fleksibilne.

2. Klasifikacija

Prema svom hemijskom sastavu, svi polimeri se dele na organske, organoelementne i neorganske.

Organski polimeri.

Organoelementarni polimeri. Sadrže neorganske atome (Si, Ti, Al) u glavnom lancu organskih radikala, u kombinaciji s organskim radikalima. Oni ne postoje u prirodi. Vještački dobijeni reprezentativni - organosilicijumska jedinjenja.

Treba napomenuti da u tehnički materijaličesto se koriste kombinacije različitih grupa polimera. To su kompozitni materijali (na primjer, fiberglas).

Prema obliku makromolekula, polimeri se dijele na linearne, razgranate (poseban slučaj - u obliku zvijezde), trakaste, ravne, češljaste, polimerna mreža itd.

Polimeri se klasifikuju prema polaritetu (koji utiče na rastvorljivost u različitim tečnostima). Polaritet polimernih jedinica određen je prisustvom dipola u njihovom sastavu - molekula s nepovezanom distribucijom pozitivnih i negativnih naboja. U nepolarnim vezama, dipolni momenti veza atoma su međusobno kompenzirani. Polimeri čije jedinice imaju značajan polaritet nazivaju se hidrofilni ili polarni. Polimeri sa nepolarnim jedinicama - nepolarni, hidrofobni. Polimeri koji sadrže i polarne i nepolarne jedinice nazivaju se amfifilni. Predlaže se da se homopolimeri, čija svaka jedinica sadrži i polarne i nepolarne velike grupe, nazivaju amfifilnim homopolimerima.

S obzirom na zagrijavanje, polimeri se dijele na termoplastične i termoreaktivne. Termoplastični polimeri (polietilen, polipropilen, polistiren) omekšaju kada se zagreju, čak se tope i stvrdnu kada se ohlade. Ovaj proces je reverzibilan. Kada se zagriju, termoreaktivni polimeri podliježu nepovratnom hemijskom razaranju bez topljenja. Molekuli termoreaktivnih polimera imaju nelinearnu strukturu dobivenu umrežavanjem (na primjer, vulkanizacijom) lančanih molekula polimera. Elastična svojstva termoreaktivnih polimera veća su od termoplastičnih, međutim, termoreaktivni polimeri praktički nemaju fluidnost, zbog čega imaju više niskog napona uništenje.

Prirodni organski polimeri nastaju u biljnim i životinjskim organizmima. Najvažniji od njih su polisaharidi, bjelančevine i nukleinske kiseline, od kojih su u velikoj mjeri sastavljena tijela biljaka i životinja i koji obezbjeđuju samo funkcioniranje života na Zemlji. Vjeruje se da je odlučujuća faza u nastanku života na Zemlji bilo formiranje jednostavnijih organskih molekula složenije - velike molekularne težine (vidi Hemijska evolucija).

3. Vrste polimera

Sintetički polimeri. Umjetni polimerni materijali

Osoba već dugo koristi prirodne polimerne materijale u svom životu. To su koža, krzno, vuna, svila, pamuk itd., koji se koriste za izradu odevnih predmeta, razna veziva (cement, kreč, glina), koja odgovarajućom preradom formiraju trodimenzionalna polimerna tela, koja se široko koriste kao Građevinski materijali... Međutim, industrijska proizvodnja lančanih polimera počela je početkom 20. stoljeća, iako su se preduslovi za to pojavili ranije.

Gotovo odmah se industrijska proizvodnja polimera razvijala u dva smjera - preradom prirodnih organskih polimera u umjetne polimerne materijale i proizvodnjom sintetičkih polimera od organskih niskomolekularnih spojeva.

U prvom slučaju, velika proizvodnja se zasniva na celulozi. Prvi polimerni materijal od fizički modifikovane celuloze - celuloid - dobijen je početkom 20. veka. Velika proizvodnja celuloznih etera i estera uspostavljena je prije i poslije Drugog svjetskog rata i traje do danas. Filmovi, vlakna, boje i lakovi i zgušnjivači. Treba napomenuti da je razvoj kinematografije i fotografije postao moguć tek zahvaljujući nastanku transparentan film od nitroceluloze.

Proizvodnja sintetičkih polimera počela je 1906. godine, kada je L. Bakeland patentirao takozvanu bakelitnu smolu - kondenzacijski produkt fenola i formaldehida, koji se zagrijavanjem pretvara u trodimenzionalni polimer. Decenijama se koristi za izradu kućišta za električne uređaje, baterije, televizore, utičnice itd., a sada se sve češće koristi kao vezivo i ljepilo.

Zahvaljujući naporima Henryja Forda, prije Prvog svjetskog rata počeo je nagli razvoj automobilske industrije, prvo na bazi prirodne, a zatim i sintetičke gume. Proizvodnja potonjeg savladana je uoči Drugog svjetskog rata u Sovjetskom Savezu, Engleskoj, Njemačkoj i Sjedinjenim Državama. Istih godina savladana je industrijska proizvodnja polistirena i polivinil hlorida, koji su odlični elektroizolacioni materijali, kao i polimetil metakrilata - bez organsko staklo pod nazivom "pleksiglas" bilo bi nemoguće napraviti masovnu letjelicu tokom rata.

Nakon rata je nastavljena proizvodnja poliamidnih vlakana i tkanina (najlon, najlon), započeta prije rata. U 50-im godinama. XX vijek Razvijeno je poliestersko vlakno i savladana je proizvodnja tkanina na bazi njih pod nazivom lavsan ili polietilen tereftalat. Polipropilen i nitron, sintetička vuna napravljena od poliakrilonitrila, zaokružuju listu sintetičkih vlakana koja se koriste savremeni čovek za odjeću i industrijske aktivnosti. U prvom slučaju, ova vlakna se vrlo često kombinuju sa prirodnim vlaknima iz celuloze ili proteina (pamuk, vuna, svila). Epohalni događaj u svijetu polimera bilo je otkriće sredinom 50-ih godina XX vijeka i brzi industrijski razvoj Ziegler-Natta katalizatora, što je dovelo do pojave polimernih materijala na bazi poliolefina i prvenstveno polipropilena i polietilena nizak pritisak(prije toga je savladana proizvodnja polietilena pod pritiskom od oko 1000 atm.), kao i stereoregularnih polimera sposobnih za kristalizaciju. Potom su u masovnu proizvodnju uvedeni poliuretani – najčešće zaptivne mase, lepkovi i porozni meki materijali (penasta guma), kao i polisiloksani – organski polimeri veće termičke stabilnosti i elastičnosti u odnosu na organske polimere.

Listu zatvaraju takozvani jedinstveni polimeri sintetizirani 60-70-ih godina. XX vijek To uključuje aromatične poliamide, poliimide, poliestere, poliesterske ketone, itd.; neizostavan atribut ovih polimera je prisustvo aromatičnih prstenova i (ili) aromatičnih kondenzovanih struktura. Odlikuju se kombinacijom izvanredne čvrstoće i vrijednosti otpornosti na toplinu.

Vatrostalni polimeri

Mnogi polimeri kao što su poliuretani, poliesteri i epoksidne smole, skloni su upalama, što je često neprihvatljivo u praktičnoj upotrebi. Da bi se to spriječilo, koriste se različiti aditivi ili se koriste halogenirani polimeri. Halogenirani nezasićeni polimeri se sintetiziraju ugradnjom kloriranih ili bromiranih monomera u kondenzaciju, na primjer heksakiselina (HCEMTPA), dibromneopentilglikol ili tetrabromoftalna kiselina. Glavni nedostatak ovakvih polimera je što, kada sagore, mogu ispustiti plinove koji uzrokuju koroziju, što može imati štetan učinak na elektroniku u blizini. S obzirom na visoke zahtjeve za sigurnost okoliša, Posebna pažnja se daje komponentama bez halogena: jedinjenjima fosfora i metalnim hidroksidima.

Djelovanje aluminijum hidroksida zasniva se na činjenici da se pod visokim temperaturama oslobađa voda koja sprečava sagorevanje. Da bi se postigao efekat, potrebno je dodati velike količine aluminijum hidroksida: 4 težinska dela na jedan deo nezasićenih poliesterskih smola.

Amonijum pirofosfat radi po drugačijem principu: izaziva karbonizaciju, koja zajedno sa staklastim slojem pirofosfata izoluje plastiku od kiseonika, sprečavajući širenje vatre.

Novo obećavajuće punilo su slojeviti aluminosilikati, čija se proizvodnja postavlja u Rusiji.

4. Aplikacija

Hvala za vrijedne nekretnine polimeri se koriste u mašinstvu, tekstilnoj industriji, poljoprivredi i medicini, automobilskoj i brodogradnji, aviogradnji, u svakodnevnom životu (tekstil i kožna galanterija, posuđe, lepak i lakovi, nakit i drugi predmeti). Na bazi visokomolekularnih jedinjenja proizvode se gume, vlakna, plastika, folije i premazi za boje. Sva tkiva živih organizama su jedinjenja visoke molekularne težine.

5. Nauka o polimerima

Nauka o polimerima počela je da se razvija kao samostalna oblast znanja početkom Drugog svetskog rata i formirala se kao celina 50-ih godina. XX vijeka, kada se spoznala uloga polimera u razvoju tehničkog napretka i životu bioloških objekata. Usko je vezan za fiziku, fizičku, koloidnu i organsku hemiju i može se smatrati jednim od osnovnih temelja moderne molekularne biologije čiji su predmeti proučavanja biopolimeri.

Spisak korištenih izvora

1. Enciklopedija polimera, tom 1 - 3, pogl. ed. V. A. Kargin, M., 1972 - 77;
2. Makhlis FA, Fedyukin DL, Terminološki priručnik o gumi, M., 1989;
3. Krivoshey V. N., Kontejner od polimernih materijala, M., 1990;
4. Sheftel V.O., Štetne supstance u plastici, M., 1991;

Sažetak na temu "Polimeri" ažurirano: 18. januara 2018. od strane autora: Scientific Articles.Ru

Polimerni materijali su hemijska jedinjenja visoke molekularne težine koja se sastoje od brojnih monomera (jedinica) niske molekularne težine iste strukture. Sljedeće monomerne komponente se često koriste za proizvodnju polimera: etilen, vinil hlorid, vinilden hlorid, vinil acetat, propilen, metil metakrilat, tetrafluoroetilen, stiren, urea, melamin, formaldehid, fenol. U ovom članku ćemo detaljno razmotriti što su polimerni materijali, koja su njihova kemijska i fizička svojstva, klasifikaciju i vrste.

Vrste polimera

Karakteristike molekula ovog materijala je velika što odgovara sljedećoj vrijednosti: M> 5 * 103. Jedinjenja sa nižim nivoom ovog parametra (M = 500-5000) obično se nazivaju oligomeri. Jedinjenja male molekularne težine imaju masu manju od 500. Postoje sljedeće vrste polimernih materijala: sintetički i prirodni. Potonje je uobičajeno nazivati ​​prirodnim kaučukom, liskunom, vunom, azbestom, celulozom itd. Međutim, glavno mjesto zauzimaju sintetički polimeri, koji se dobivaju kao rezultat procesa kemijske sinteze iz jedinjenja niskomolekularne težina. Ovisno o načinu proizvodnje materijala visoke molekularne težine, razlikuju se polimeri koji nastaju ili polikondenzacijom ili reakcijom adicije.

Polimerizacija

Ovaj proces je kombinacija komponenti niske molekularne težine u komponente visoke molekulske težine kako bi se dobili dugi lanci. Veličina nivoa polimerizacije je broj "mera" u molekulima date kompozicije. Polimerni materijali najčešće sadrže od hiljadu do deset hiljada jedinica. Polimerizacijom se dobijaju sledeći najčešće korišćeni spojevi: polietilen, polipropilen, polivinil hlorid, politetrafluoroetilen, polistiren, polibutadien itd.

Polikondenzacija

Ovaj proces je postupna reakcija, koja se sastoji u kombinovanju ili velikog broja monomera istog tipa, ili para različitih grupa (A i B) u polikondenzatore (makromolekule) uz istovremeno stvaranje sledećih nusproizvoda: ugljik dioksida, hlorovodonika, amonijaka, vode itd. polikondenzacijom se dobijaju silikoni, polisulfoni, polikarbonati, aminoplastika, fenolna plastika, poliesteri, poliamidi i drugi polimerni materijali.

Polyjoint

Ovaj proces se podrazumijeva kao nastanak polimera kao rezultat reakcija višestrukog dodavanja monomernih komponenti, koje sadrže ograničavajuće reaktivne spojeve, na monomere nezasićenih grupa (aktivni prstenovi ili dvostruke veze). Za razliku od polikondenzacije, reakcija poliadicije se odvija bez oslobađanja nusproizvoda. Najvažnijim procesom ove tehnologije smatra se očvršćavanje i proizvodnja poliuretana.

Klasifikacija polimera

Prema svom sastavu svi polimerni materijali se dijele na neorganske, organske i organoelemente. Prvi od njih liskun, azbest, keramika, itd.) ne sadrže atomski ugljik. Baziraju se na oksidima aluminijuma, magnezijuma, silicijuma itd. Organski polimeri su najopsežnija klasa, sadrže atome ugljenika, vodonika, azota, sumpora, halogena i kiseonika. Organoelementarni polimerni materijali su jedinjenja koja, pored gore navedenih, sadrže atome silicija, aluminijuma, titana i druge elemente koji se mogu kombinovati sa organskim radikalima. Takve kombinacije se ne javljaju u prirodi. To su isključivo sintetički polimeri. Karakteristični predstavnici ove grupe su jedinjenja na bazi organosilicijuma, čiji je glavni lanac izgrađen od atoma kiseonika i silicijuma.

Da bi dobili polimere sa potrebnim svojstvima u tehnologiji, često koriste ne "čiste" supstance, već njihove kombinacije sa organskim ili anorganskim komponentama. Dobar primjer Koriste se polimerni građevinski materijali: plastika ojačana metalom, plastika, fiberglas, polimer beton.

Polimerna struktura

Posebnost svojstava ovih materijala je zbog njihove strukture, koja se, pak, dijeli na sljedeće tipove: linearno razgranate, linearne, prostorne s velikim molekularnim grupama i vrlo specifičnim geometrijskim strukturama, kao i ljestve. Hajde da na brzinu pogledamo svaki od njih.

Polimerni materijali linearno razgranate strukture, pored glavnog lanca molekula, imaju i bočne grane. Ovi polimeri uključuju polipropilen i poliizobutilen.

Materijali sa linearnom strukturom imaju duge cik-cak ili spiralne lance. Njihove makromolekule prvenstveno karakteriziraju ponavljanja mjesta u jednoj strukturnoj grupi karike ili hemijske jedinice lanca. Polimere s linearnom strukturom odlikuje prisustvo vrlo dugih makromolekula sa značajnom razlikom u prirodi veza duž lanca i između njih. Ovo se odnosi na intermolekularne i hemijske veze. Makromolekule takvih materijala su vrlo fleksibilne. A ovo svojstvo je osnova polimernih lanaca, što dovodi do kvalitativno novih karakteristika: visoke elastičnosti, kao i odsustva krhkosti u očvrslom stanju.

Sada hajde da saznamo šta su polimerni materijali sa prostornom strukturom. Kada se makromolekule međusobno spajaju, ove tvari formiraju jake kemijske veze u poprečnom smjeru. Rezultat je mrežasta struktura sa nehomogenom ili prostornom osnovom mreže. Polimeri ovog tipa imaju veću otpornost na toplinu i krutost od linearnih. Ovi materijali su osnova mnogih nemetalnih građevinskih materijala.

Molekule polimernih materijala sa merdevinastom strukturom sastoje se od para lanaca koji su hemijski povezani. To uključuje organosilicij polimere, koji se odlikuju povećanom krutošću, otpornošću na toplinu, osim toga, ne stupaju u interakciju s organskim otapalima.

Fazni sastav polimera

Ovi materijali su sistemi koji se sastoje od amorfnih i kristalnih područja. Prvi od njih pomaže u smanjenju krutosti, čini polimer elastičnim, odnosno sposobnim za velike deformacije reverzibilne prirode. Kristalna faza povećava njihovu snagu, tvrdoću, modul elastičnosti i druge parametre, dok smanjuje molekularnu fleksibilnost tvari. Odnos zapremine svih takvih površina prema ukupnoj zapremini naziva se stepen kristalizacije, pri čemu maksimalni nivo (do 80%) imaju polipropilen, fluoroplastika i polietilen visoke gustine. Polivinilhloridi i polietilen niske gustine imaju niži stepen kristalizacije.

Ovisno o tome kako se polimerni materijali ponašaju kada se zagrijavaju, obično se dijele na termoreaktivne i termoplastične.

Termoreaktivni polimeri

Ovi materijali su prvenstveno linearni. Kada se zagriju, omekšaju, međutim, kao rezultat kemijskih reakcija u njima, struktura se mijenja u prostornu, a tvar se pretvara u čvrstu. U budućnosti, ovaj kvalitet je očuvan. Na ovom principu se zasniva polimer.Njihovo naknadno zagrijavanje ne omekšava supstancu, već samo dovodi do njenog raspadanja. Gotova termoreaktivna smjesa se ne otapa i ne topi, stoga je njena ponovna obrada neprihvatljiva. Ova vrsta materijala uključuje epoksi silikon, fenol-formaldehidne i druge smole.

Termoplastični polimeri

Kada se zagreju, ovi materijali prvo omekšaju, a zatim se tope, a nakon naknadnog hlađenja očvrsnu. Termoplastični polimeri ne prolaze kroz hemijske promene tokom ovog tretmana. Ima ovaj proces potpuno reverzibilan. Supstance ovog tipa imaju linearno razgranatu ili linearnu strukturu makromolekula, između kojih djeluju male sile i nema apsolutno nikakvih kemijskih veza. Tu spadaju polietileni, poliamidi, polistiren itd. Tehnologija termoplastičnih polimernih materijala predviđa njihovu proizvodnju injekcijskim prešanjem u kalupima hlađenim vodom, prešanjem, ekstruzijom, puhanjem i drugim metodama.

Hemijska svojstva

Polimeri mogu biti u sljedećim stanjima: čvrsta, tečna, amorfna, kristalna faza, kao i visokoelastično, viskozno tečenje i staklasta deformacija. Široka upotreba polimernih materijala je zbog njihove visoke otpornosti na različite agresivne medije, kao što su koncentrirane kiseline i lužine. Osim toga, s povećanjem njihove molekularne mase, smanjuje se i rastvorljivost materijala u organskim rastvaračima. A na polimere sa prostornom strukturom ove tečnosti uglavnom ne utiču.

Fizička svojstva

Većina polimera su dielektrici, osim toga, klasificirani su kao nemagnetni materijali. Od svih korištenih strukturnih tvari, samo one imaju najnižu toplinsku provodljivost i najveći toplinski kapacitet, kao i termičko skupljanje (oko dvadeset puta više od metala). Razlog gubitka nepropusnosti različitih zaptivnih jedinica u uslovima niske temperature je takozvana vitrifikacija gume, kao i oštra razlika između koeficijenata ekspanzije metala i gume u vitrificiranom stanju.

Mehanička svojstva

Polimerni materijali imaju širok spektar mehaničke karakteristike koje u velikoj mjeri ovise o njihovoj strukturi. Pored ovog parametra, razne vanjski faktori... To uključuje: temperaturu, učestalost, trajanje ili brzinu opterećenja, vrstu naponog stanja, pritisak, prirodu okruženje, termička obrada, itd. Karakteristika mehanička svojstva polimerni materijali imaju relativno visoku čvrstoću uz vrlo nisku krutost (u poređenju sa metalima).

Uobičajeno je da se polimeri dijele na čvrste, čiji modul elastičnosti odgovara E = 1-10 GPa (vlakna, filmovi, plastika), i meke visokoelastične tvari, čiji je modul elastičnosti E = 1-10 MPa (guma). Obrasci i mehanizam uništavanja oba su različiti.

Polimerne materijale karakterizira izražena anizotropija svojstava, kao i smanjenje čvrstoće i razvoj puzanja u uvjetima dugotrajnog opterećenja. Zajedno s tim imaju prilično visoku otpornost na zamor. U poređenju sa metalima, razlikuju se po oštrijoj zavisnosti mehaničkih svojstava od temperature. Jedna od glavnih karakteristika polimernih materijala je deformabilnost (savitljivost). Prema ovom parametru, u širokom temperaturnom rasponu, uobičajeno je ocijeniti njihova glavna operativna i tehnološka svojstva.

Polimerni materijali za pod

Sada ćemo razmotriti jednu od opcija za praktičnu primjenu polimera, otkrivajući cijeli mogući raspon ovih materijala. Ove tvari se široko koriste u građevinskim i popravnim i završnim radovima, posebno u podovima. Ogromna popularnost objašnjava se karakteristikama supstanci koje se razmatraju: otporne su na abraziju, imaju nisku toplinsku provodljivost, malo upijaju vodu, dovoljno su jake i tvrde, te imaju visoke kvalitete boje i laka. Proizvodnja polimernih materijala može se uvjetno podijeliti u tri grupe: linoleum (rolna), proizvodi od pločica i mješavine za uređenje podnih estriha. Hajde sada da na brzinu pogledamo svaki od njih.

Linoleum se izrađuje na bazi različite vrste punila i polimera. Oni također mogu uključivati ​​plastifikatore, pomoćna sredstva za obradu i pigmente. Ovisno o vrsti polimernog materijala razlikuju se poliester (gliftalni), polivinil hlorid, guma, koloksilin i drugi premazi. Osim toga, prema svojoj strukturi, dijele se na bez podloge i sa zvučno, toplotno izolacijskom podlogom, jednoslojne i višeslojne, s glatkom, dlakavom i valovitom površinom, kao i jednobojne i višebojne. .

Materijali za podove od estriha su najpogodniji i najhigijenskiji za upotrebu, vrlo su izdržljivi. Ove mješavine se obično dijele na polimer cement, polimer beton i polivinil acetat.

Zamislite sljedeću situaciju. Napuštate radnju i žurite da brzo bacite paket u auto. Urađeno je. Brzo provjerite svoj telefon i vozite. Ulazeći u stan, obrišete noge o gumenu prostirku, izvadite sve iz paketa: tiganj sa neljepljivi premaz, igračke za dijete, pjena za brijanje, par košulja, tapeta. Čini se da ništa nisu zaboravili. Uzmite sa sobom flašu vode i idete do kompjutera – vrijeme je za posao. Sve gore navedeno sadrži polimere. Do prodavnice.

Polimeri - šta su to?

Polimeri su materijali sastavljeni od dugih, ponavljajućih lanaca molekula. Imaju jedinstvena svojstva ovisno o vrsti molekula koji su povezani i kako su povezani. Neki od njih se savijaju i rastežu, kao što su guma i poliester. Drugi su tvrdi i čvrsti, poput epoksida i pleksiglasa.

Termin "polimer" se obično koristi za opisivanje plastike koja je sintetički polimeri. Međutim, postoje i prirodni polimeri: na primjer, guma i drvo su prirodni polimeri sastavljeni od jednostavnog ugljovodonika, izoprena. Proteini su takođe prirodni polimeri, sastoje se od aminokiselina. Nukleinske kiseline (DNK i RNA) su polimeri nukleotida - složeni molekuli koji se sastoje od baze koja sadrži dušik, šećera i fosforne kiseline.

Kome je ovo prije palo na pamet?

Otac polimera smatra se nastavnikom organske hemije sa švajcarskog višeg tehnička škola Zurich Hermann Staudinger.

Hermann Staudinger. Izvor: Wikimedia

Njegove studije iz 1920-ih. otvorio put za kasniji rad sa prirodnim i sintetičkim polimerima. Uveo je dva pojma koja su ključna za razumijevanje polimera: polimerizacija i makromolekula. Godine 1953. Staudinger je dobio zasluženu Nobelovu nagradu "za svoja otkrića u oblasti makromolekularne hemije".

Polimerizacija je metoda stvaranja sintetičkih polimera kombinovanjem manjih molekula, monomera, u lanac koji se drži zajedno kovalentnim vezama. Razno hemijske reakcije poput onih uzrokovanih toplinom i pritiskom mijenjaju kemijske veze koje drže monomere zajedno. Proces uzrokuje da se molekuli vežu u linearnu, razgranatu ili prostornu strukturu, pretvarajući ih u polimere. Ovi lanci monomera nazivaju se i makromolekuli. Jedna makromolekula može sadržavati stotine hiljada monomera.

Vrste polimera

Vrsta polimera ovisi o njegovoj strukturi. Iz gore navedenog razumijemo da bi trebala postojati tri takva tipa.

Linearni polimeri. To su jedinjenja u kojima su monomeri hemijski inertni jedni u odnosu na druge i vezani su samo van der Waalsovim silama (sile međumolekularne (i međuatomske) interakcije sa energijom od 10-20 kJ/mol. - Pribl. ed.). Termin "linearni" uopće ne znači pravolinijski raspored molekula jedan u odnosu na druge. Naprotiv, više ih karakterizira nazubljena ili spiralna konfiguracija, koja takvim polimerima daje mehaničku čvrstoću.

Razgranati polimeri. Sastoje se od lanaca sa bočnim granama (broj grana i njihova dužina su različiti). Razgranati polimeri su izdržljiviji od linearnih.

Linearni i razgranati polimeri omekšaju kada se zagreju i ponovo očvrsnu kada se ohlade. Ovo svojstvo se naziva termoplastičnost, a sami polimeri su termoplasti, odnosno termoplasti. Veze između molekula u takvim polimerima mogu se prekinuti i ponovo povezati. To znači da plastične boce može se koristiti za izradu drugih polimernih predmeta, od tepiha do jakni od flisa. Naravno, moglo bi se napraviti i više boca. Sve što je potrebno za obradu je toplota... Termoplastični polimeri se ne mogu samo otopiti, već i otopiti, jer se Van der Waalsove veze lako razbijaju djelovanjem reagensa. Termoplasti uključuju polivinil hlorid, polietilen, polistiren itd.

Ako makromolekule sadrže reaktivne monomere, tada su kada se zagrijaju povezani s mnogo poprečnih veza, a polimer dobiva prostornu strukturu. Takvi polimeri se nazivaju termoaktivne ili termoreaktivne plastike.

S jedne strane, termoreaktivne plastike imaju pozitivne kvalitete: tvrđe su i otpornije na toplinu. S druge strane, nakon razaranja veza između molekula termoaktivnih polimera, to neće biti moguće uspostaviti drugi put. U ovom slučaju se eliminiše obrada, što je veoma loše. Najčešći polimeri u ovoj grupi su poliester, vinil ester i epoksi.

Na bazi polimera dobijaju se vlakna, folije, gume, lakovi, lepkovi, plastika i kompozitni materijali (kompoziti).

Vlakna dobija se probijanjem rastvora ili polimernih taljenja kroz tanke rupe (matrice) na ploči, nakon čega sledi očvršćavanje. Polimeri koji formiraju vlakna uključuju poliamide, poliakrilonitrile itd.

Polimerne folije se dobijaju iz polimernih talina probijanjem kroz kalupe sa prorezima, ili nanošenjem polimernih rastvora na pokretnu traku, ili kalandriranjem polimera. Folije se koriste kao električna izolacija i materijal za pakovanje, magnetne trake itd.

Kalandiranje– Obrada polimera na kalanderima, koji se sastoje od dva ili više valjaka koji se nalaze paralelno i rotiraju jedan prema drugom.

Lucky- otopine supstanci koje stvaraju film u organskim rastvaračima. Osim polimera, lakovi sadrže tvari koje povećavaju plastičnost (plastifikatore), topive boje, učvršćivače itd. Koriste se za elektroizolacione premaze, kao i kao podloga za prajmer i emajl boja i lakova.

Ljepila- kompozicije sposobne za povezivanje razni materijali zbog stvaranja jakih veza između njihovih površina i ljepljivog sloja. Sintetička organska ljepila su na bazi monomera, oligomera, polimera ili njihovih mješavina. Sastav sastava uključuje učvršćivače, punila, plastifikatore itd. Ljepila se dijele na termoplastična, termoreaktivna i gumena. Termoplastična ljepila formiraju vezu sa površinom kao rezultat očvršćavanja pri hlađenju od tačke tečenja do sobnoj temperaturi ili isparavanje rastvarača. Termoreaktivna ljepila formiraju vezu s površinom kao rezultat stvrdnjavanja (poprečnog povezivanja), gumeni lepkovi - kao rezultat vulkanizacije.

Plastika- to su materijali koji sadrže polimer, koji je u viskoznom tekućem stanju tokom formiranja proizvoda, a u staklastom stanju tokom njegovog rada. Sve plastike su klasifikovane kao termoreaktivne i termoplastične. Prilikom oblikovanja termosetovi dolazi do nepovratne reakcije stvrdnjavanja, koja se sastoji u formiranju mrežne strukture. Termoreaktivne plastike uključuju materijale na bazi fenol-formaldehida, urea-formaldehida, epoksida i drugih smola. Termoplastika su sposobne da više puta prelaze u stanje viskoznog protoka kada se zagreju i staklastog kada se ohlade. Termoplasti uključuju materijale na bazi polietilena, politetrafluoroetilena, polipropilena, polivinil hlorida, polistirena, poliamida i drugih polimera.

Elastomeri- to su polimeri i kompoziti na njihovoj osnovi, za koje je temperaturni raspon temperature staklastog prijelaza - dovoljno visoka i pokriva uobičajene temperature.

Osim polimera, plastika i elastomeri sadrže plastifikatore, boje i punila. Plastifikatori - na primjer, dioktil ftalat, dibutil sebakat, klorirani parafin - snižavaju temperaturu staklastog prijelaza i povećavaju fluidnost polimera. Antioksidansi usporavaju razgradnju polimera. Punila poboljšavaju fizička i mehanička svojstva polimera. Kao punila koriste se prašci (grafit, čađ, kreda, metal itd.), papir, tkanina.

Ojačavajuća vlakna i kristali može biti metalna, polimerna, neorganska (na primjer, staklo, karbid, nitrid, borna). Ojačavajuća punila u velikoj mjeri određuju mehanička, termofizička i električna svojstva polimera. Mnogi kompozitni polimerni materijali nisu inferiorni u snazi ​​od metala. Kompoziti na bazi polimera, armirano staklenim vlaknima(fiberglas), imaju visoku mehanička čvrstoća(zatezna čvrstoća 1300-2500 MPa) i dobra električna izolacijska svojstva. Kompoziti na bazi polimera, ojačani karbonska vlakna(plastika ojačana karbonskim vlaknima), kombinuju visoku čvrstoću i otpornost na vibracije sa povećanom toplotnom provodljivošću i hemijskom otpornošću. Boroplasti (punila - vlakna bora) imaju visoku čvrstoću, tvrdoću i nisko puzanje.

Kompoziti na bazi polimera koriste se kao strukturalni, električni i termoizolacioni, otporni na koroziju, antifrikcioni materijali u automobilskoj, mašinskoj, elektrotehnici, vazduhoplovstvu, radiotehnici, rudarstvu, svemirskoj tehnici, hemijskom inženjerstvu i građevinarstvu.

Redoksitis. Polimeri sa redoks svojstvima - redoksiti (sa redoks grupama, ili redoksioniti) - imaju široku upotrebu.

Upotreba polimera. Trenutno je veliki broj raznih polimera sa različitim fizičkim i hemijskim svojstvima.

Razmotrimo neke polimere i kompozite na njihovoj osnovi.

Polietilen[-CH2-CH2-] n je termoplast koji se dobija radikalnom polimerizacijom na temperaturama do 320 0C i pritisku od 120-320 MPa (polietilen visokog pritiska) ili pri pritisku do 5 MPa korišćenjem kompleksnih katalizatora (nisko- polietilen pod pritiskom). Polietilen niskog pritiska ima veću čvrstoću, gustinu, elastičnost i tačku omekšavanja od polietilena visokog pritiska. Polietilen je hemijski otporan u mnogim okruženjima, ali stari pod uticajem oksidansa. Polietilen je dobar dielektrik, može da radi u temperaturnom opsegu od –20 do +100 0 C. Zračenje može povećati otpornost polimera na toplotu. Od polietilena se izrađuju cijevi, električni proizvodi, dijelovi radio opreme, izolacijske folije i omoti kablova (visokofrekventni, telefonski, energetski), folije, ambalaža, zamjene za staklenu ambalažu.

polipropilen[-CH (CH 3) -CH 2 -] n je kristalni termoplast dobijen stereospecifičnom polimerizacijom. Ima veću temperaturnu otpornost (do 120-140 0 C) od polietilena. Ima visoku mehaničku čvrstoću (vidi tabelu 14.2), otpornost na višekratno savijanje i habanje, elastičan. Koristi se za proizvodnju cijevi, filmova, spremnika itd.

Polistiren - termoplast dobijen radikalnom polimerizacijom stirena. Polimer je otporan na oksidanse, ali nije otporan na jake kiseline, rastvara se u aromatičnim otapalima, ima visoku mehaničku čvrstoću i dielektrična svojstva te se koristi kao visokokvalitetan elektroizolacijski materijal, kao i kao strukturalni i dekorativni završni materijal u izradi instrumenata. , elektrotehnika, radiotehnika, kućanskih aparata... Toplo vučeni, fleksibilni elastični polistiren se koristi za oblaganje kablova i žica. Stiropor se proizvodi i na bazi polistirena.

Polivinil hlorid[-CH 2 -CHCl-] n - termoplastika proizvedena polimerizacijom vinil hlorida, otporna na kiseline, baze i oksidanse; rastvorljiv u cikloheksanonu, tetrahidrofuranu, ograničen u benzenu i acetonu; otporan na vatru, mehanički izdržljiv; dielektrična svojstva su lošija od polietilena. Primijenjeno kao izolacijski materijal koji se mogu spojiti zavarivanjem. Od njega se prave ploče, kabanice, lule i drugi predmeti.

Politetrafluoroetilen (fluoroplastika)[-CF 2 -CF 2 -] n je termoplast koji se dobija radikalnom polimerizacijom tetrafluoroetilena. Posjeduje izuzetnu hemijsku otpornost na kiseline, baze i oksidanse; odličan dielektrik; ima veoma širok temperaturni opseg rada (od –270 do +260 0 C). Na 400 0 C se raspada sa oslobađanjem fluora, ne vlaži se vodom. Fluoroplast se koristi kao hemijski otporan građevinski materijal u hemijskoj industriji. Kao najbolji dielektrik koji se koristi u uvjetima gdje je potrebna kombinacija električna izolaciona svojstva sa hemijskom otpornošću. Osim toga, koristi se za nanošenje antifrikcionih, hidrofobnih i zaštitnih premaza, te premaza za tiganje.

Polimetil metakrilat (pleksiglas)

- termoplast dobijen polimerizacijom metil metakrilata. Mehanički izdržljiv; otporan na kiseline; otporan na vremenske uvjete; otapa se u dihloretanu, aromatičnim ugljovodonicima, ketonima, esterima; bezbojan i optički providan. Koristi se u elektrotehnici kao građevinski materijal, kao i kao podloga za ljepila.

poliamidi- termoplasti koji sadrže amido grupu -NHCO- u glavnom lancu, na primjer, poli-ε-kapron [-NH- (CH 2) 5 -CO-] n, poliheksametilen adipinamid (najlon) [-NH- (CH 2) 5 -NH- CO- (CH 2) 4 -CO-] n; polidodekanamid [-NH- (CH 2) 11 -CO-] n, itd. Dobivaju se i polikondenzacijom i polimerizacijom. Gustoća polimera je 1,0 ÷ 1,3 g / cm 3. Karakteriziraju ih visoka čvrstoća, otpornost na habanje, dielektrična svojstva; otporan na ulja, benzin, razrijeđene kiseline i koncentrisane lužine. Koriste se za dobijanje vlakana, izolacionih filmova, strukturalnih, antifrikcionih i električnih izolacionih proizvoda.

Poliuretani- termoplasti koji sadrže -NH (CO) O- grupe u glavnom lancu, kao i eter, karbamat itd. Dobivaju se interakcijom izocijanata (jedinjenja koja sadrže jednu ili više NCO-grupa) sa polialkoholima, npr. glikoli i glicerol. Otporan na razblažene mineralne kiseline i baze, ulja i alifatske ugljovodonike. Proizvode se u obliku poliuretanske pjene (pjenaste gume), elastomera, dio su lakova, ljepila, brtvila. Koristi se za toplotnu i električnu izolaciju, kao filteri i materijal za pakovanje, za izradu obuće, Umjetna koža, gumeni proizvodi.

poliesteri- polimeri sa opšta formula HO [-RO-] n H ili [-OC-R-COO-R "-O-] n. Dobiva se ili polimerizacijom cikličkih oksida, na primjer, etilen oksida, laktona (estera hidroksi kiselina), ili polikondenzacijom od glikola, diestera i drugih Alifatski poliesteri su otporni na djelovanje alkalnih otopina, aromatični poliesteri su otporni i na djelovanje otopina mineralnih kiselina i soli Koriste se u proizvodnji vlakana, lakova i emajla, filmova, koagulanata i fotoreagensa , komponente hidrauličnih tečnosti itd.

Sintetičke gume (elastomeri) dobiti emulziju ili stereospecifičnu polimerizaciju. Kada se vulkaniziraju, pretvaraju se u gumu, koju karakterizira visoka elastičnost. Industrija proizvodi veliki broj različitih sintetičkih guma (CK), čija svojstva zavise od vrste monomera. Mnoge gume se prave kopolimerizacijom dva ili više monomera. Razlikovati CK opšte i posebne namene. CK opće namjene uključuje butadien [-CH 2 -CH = CH-CH 2 -] n i stiren-butadien [-CH 2 -CH = CH-CH 2 -] n - - [-CH 2 -CH (C 6 H 5 ) -] n. Gume na njihovoj osnovi koriste se u proizvodima masovnu upotrebu(gume, zaštitni omotači kablova i žica, trake itd.). Od ovih guma se dobija i ebonit, koji se široko koristi u elektrotehnici. Gume dobijene od CK za posebne namjene, osim elastičnosti, karakteriziraju i neka posebna svojstva, na primjer otpornost na benzo i ulja (butadien-nitril CK [-CH 2 -CH = CH-CH 2 -] n - [-CH 2 -CH (CN) -] n), otpornost na benzo, ulje i toplotu, nesagorivost (hloropren CK [-CH 2 -C (Cl) = CH-CH 2 -] n), otpornost na habanje (poliuretan, itd. ), otpornost na toplotu, svjetlost, ozon (butil guma) [-C (CH 3) 2 -CH 2 -] n - [- CH 2 C (CH 3) = CH-CH 2 -] m. Najviše se koriste stiren butadien (preko 40%), butadien (13%), izopren (7%), hloroprenski (5%) kaučuk i butilkaučuk (5%). Glavni udio gume. (60 - 70%) odlazi na proizvodnju guma, oko 4% - na proizvodnju obuće

Organosilicij polimeri (silikoni)- sadrže atome silicija u elementarnim vezama makromolekula. Veliki doprinos razvoju organosilicijumskih polimera dao je ruski naučnik K. A. Andrianov. Karakteristična karakteristika ovih polimera je visoka otpornost na toplinu i mraz, elastičnost; nisu otporni na alkalije i rastvaraju se u mnogim aromatičnim i alifatskim rastvaračima. Organosilicij polimeri se koriste za izradu lakova, ljepila, plastike i gume. Organosilicijumske gume [-Si (R 2) -O-] n, na primer, dimetilsiloksan i metilvinilsiloksan imaju gustinu od 0,96 - 0,98 g/cm 3, temperaturu staklastog prelaza 130 0 C. Rastvorljivo u ugljovodonicima, halogeniranim ugljovodonicima. Vulkanizirano organskim peroksidima. Gume mogu da rade na temperaturama od -90 do +300 0 C, imaju otpornost na vremenske uslove, visoka elektroizolaciona svojstva. Koriste se za proizvode koji rade u uvjetima velikih temperaturnih razlika, na primjer, za zaštitne premaze svemirska letjelica itd.

Fenolne i amino-formaldehidne smole koji se dobija polikondenzacijom formaldehida sa fenolom ili aminima. To su termoreaktivni polimeri, kod kojih se kao rezultat umrežavanja formira mrežasta prostorna struktura koja se ne može pretvoriti u linearnu strukturu, tj. proces je nepovratan. Koriste se kao osnova za ljepila, lakove, ionske izmjenjivače, plastiku.

Plastične mase na bazi fenol-formaldehidnih smola nazivaju se fenoplasti , na bazi urea-formaldehidnih smola - aminoplasti ... Punila za fenolne i aminoplaste su papir ili karton (getinaks), tkanina (tekstolit), drvo, kvarcno i liskuno brašno itd. Fenoplastika je otporna na vodu, rastvore kiselina, soli i baza, organska rastvarača, teško zapaljiva, otporna na vremenske uslove i dobri su dielektrici. Koriste se u proizvodnji štampanih ploča, kućišta za električne i radiotehničke proizvode, folijskih dielektrika.

Aminoplasti odlikuju se visokim dielektričnim i fizičko-mehaničkim svojstvima, otporni na svjetlost i UV zrake, teško zapaljivi, otporni na slabe kiseline i baze i mnoga otapala. Mogu se farbati u bilo koju boju. Koriste se za proizvodnju električnih proizvoda (kućišta uređaja i aparata, prekidači, sjenila, toplinski i zvučno izolacijski materijali itd.).

Trenutno se oko 1/3 sve plastike koristi u elektrotehnici, elektronici i mašinstvu, 1/4 u građevinarstvu i približno 1/5 u ambalaži. Rastuće zanimanje za polimere može se ilustrirati na primjeru automobilske industrije. Mnogi stručnjaci procjenjuju nivo savršenstva automobila prema udjelu polimera koji se u njemu koristi. Na primjer, masa polimernih materijala porasla je sa 32 kg za VAZ-2101 na 76 kg za VAZ-2108. U inostranstvu, prosečna težina plastike je 75 ÷ 120 kg po automobilu.

Dakle, polimeri nalaze izuzetno široku upotrebu u obliku plastike i kompozita, vlakana, ljepila i lakova, a opseg i obim njihove upotrebe se stalno povećava.

Pitanja za samokontrolu:

1. Šta su polimeri? Njihove vrste.

2. Šta je monomer, oligomer?

3. Koji je način dobijanja polimera polimerizacijom? Navedite primjere.

4. Koji je način dobijanja polimera polikondenzacijom? Navedite primjere.

5. Šta je radikalna polimerizacija?

6. Šta je jonska polimerizacija?

7. Šta je masovna (blok) polimerizacija?

8. Šta je emulziona polimerizacija?

9. Šta je suspenzijska polimerizacija?

10. Šta je plinska polimerizacija?

11. Šta je polikondenzacija taline?

12. Šta je polikondenzacija u rastvoru?

13. Šta je polikondenzacija na interfejsu?

14. Kakav je oblik i struktura polimernih makromolekula?

15. Šta karakteriše kristalno stanje polimera?

16. Koje su karakteristike fizičkog stanja amorfnih polimera?

17. Koja su hemijska svojstva polimera?

18. Koja su fizička svojstva polimera?

19. Koji se materijali dobijaju na bazi polimera?

20. Koja je upotreba polimera u raznim industrijama?

Pitanja za samostalan rad:

1. Polimeri i njihova primjena.

2. Opasnost od požara polimera.

književnost:

1. Semenova E. V., Kostrova V. N., Fedyukina U. V. Hemija. - Voronjež: Naučna knjiga - 2006, 284 str.

2. Artimenko A.I. Organska hemija. - M.: Više. shk. - 2002, 560 str.

3. Korovin N.V. Opća hemija. - M.: Više. shk. - 1990, 560 str.

4. Glinka N.L. Opća hemija. - M.: Više. shk. - 1983, 650 str.

5. Glinka N.L. Zbirka zadataka i vježbi iz opšte hemije. - M.: Više. shk. - 1983, 230 str.

6. Ahmetov NS Opća i neorganska hemija. M.: Viša škola. - 2003, 743 str.

Predavanje 17 (2 h)

Tema 11. Hemijska identifikacija i analiza supstanci

Svrha predavanja: upoznati se sa kvalitativnom i kvantitativnom analizom supstanci i dati opšti opis metoda koje se koriste u ovoj

Pitanja koja se proučavaju:

11.1. Kvalitativna analiza supstance.

11.2. Kvantitativna analiza supstance. Hemijske metode analize.

11.3. Metode instrumentalne analize.

11.1. Kvalitativna analiza supstanci

U praksi je često potrebno identificirati (detektovati) određenu supstancu, kao i kvantificirati (izmjeriti) njen sadržaj. Nauka koja se bavi kvalitativnom i kvantitativnom analizom naziva se analitička hemija ... Analiza se provodi u fazama: prvo se vrši hemijska identifikacija supstance (kvalitativne analize), a zatim koliko se supstance nalazi u uzorku (kvantitativna analiza).

Hemijska identifikacija (detekcija)- to je utvrđivanje vrste i stanja faza, molekula, atoma, jona i dr sastavni dijelovi supstance na osnovu poređenja eksperimentalnih i odgovarajućih referentnih podataka za poznate supstance. Identifikacija je cilj kvalitativne analize.Prilikom identifikacije obično se utvrđuje skup svojstava supstanci: boja, fazno stanje, gustina, viskozitet, topljenje, ključanje i tačke faznog prelaza, rastvorljivost, potencijal elektrode, energija jonizacije i (ili) itd. Da bi se olakšala identifikacija, napravljene su banke hemijskih i fizičko-hemijskih podataka. Prilikom analize višekomponentnih supstanci često se koriste univerzalni instrumenti (spektrometri, spektrofotometri, hromatografi, polarografi itd.), opremljeni kompjuterima, u čijoj memoriji se nalaze referentne hemijske i analitičke informacije. Na osnovu ovih univerzalne instalacije kreira se automatizovani sistem za analizu i obradu informacija.

Elementarne, molekularne, izotopske i fazne analize razlikuju se u zavisnosti od vrste čestica koje se identifikuju. Stoga su najvažnije metode određivanja koje se klasificiraju prema prirodi svojstva koje se utvrđuje, odnosno po načinu snimanja analitičkog signala:

1) metode hemijske analize , koji se zasnivaju na upotrebi hemijskih reakcija. Oni su praćeni vanjskim efektima (formiranje sedimenta, evolucija plina, izgled, nestanak ili promjena boje);

2) fizičke metode, koji se zasnivaju na određenom odnosu između fizičkih svojstava supstance i njenih hemijski sastav;

3) fizičko-hemijske metode , koji se zasnivaju na fizičkim pojavama koje prate hemijske reakcije. Najčešći su zbog svoje visoke tačnosti, selektivnosti (selektivnosti) i osjetljivosti. Prvo će biti riječi o elementarnim i molekularnim analizama.

U zavisnosti od mase suve materije ili zapremine rastvora analita, pravi se razlika između makro metoda (0,5 - 10 g ili 10 - 100 ml), polumikrometoda (10 - 50 mg ili 1 - 5 ml), mikrometoda (1-5 Hmg ili 0,1 - 0,5 ml) i ultramikrometoda (ispod 1 mg ili 0,1 ml) identifikacije.

Kvalitativnu analizu karakteriše granica detekcije (detektovana minimalna) suha tvar, odnosno minimalna količina tvari koja se pouzdano može identificirati i granična koncentracija otopine. Kvalitativna analiza koristi samo one reakcije s granicom detekcije od najmanje 50 μg.

Postoje neke reakcije koje omogućavaju detekciju jedne ili druge supstance ili jona u prisustvu drugih supstanci ili drugih jona. Takve reakcije se nazivaju specifično ... Primjer takvih reakcija može biti detekcija NH 4 + iona djelovanjem alkalija ili zagrijavanjem

NH 4 Cl + NaOH = NH 3 + H 2 O + NaCl

ili reakcija joda sa škrobom (tamnoplava boja) itd.

Međutim, u većini slučajeva, reakcije za detekciju supstance nisu specifične, pa se tvari koje ometaju identifikaciju precipitiraju, slabo disocijirajuće ili složeno jedinjenje. Analiza nepoznate supstance se vrši u određenom nizu, u kojem se ova ili ona supstanca identifikuje nakon otkrivanja i uklanjanja, ometajući analizu drugih supstanci, tj. koriste ne samo reakciju detekcije supstanci, već i reakciju njihovog odvajanja jedne od druge.

Shodno tome, kvalitativna analiza supstance zavisi od sadržaja nečistoća u njoj, odnosno njene čistoće. Ako su nečistoće prisutne u vrlo malim količinama, nazivaju se "tragovima". Termini odgovaraju molarnim udjelima u %: "tragovi" 10 -3 ÷ 10 -1, "mikrotragovi"- 10 -6 ÷ 10 -3, "Ultramikrotragovi"- 10 -9 ÷ 10 -6, submicrotraces- manje od 10 -9. Supstanca se naziva visoke čistoće kada sadržaj nečistoća nije veći od 10 -4 ÷ 10 -3% (molni udio) i posebno čist (ultra jasno) kada je sadržaj nečistoća ispod 10 -7% (molni udio). Postoji i druga definicija visoko čistih supstanci, prema kojoj one sadrže nečistoće u količinama koje ne utiču na osnovna specifična svojstva supstanci. Međutim, nije bitna bilo kakva nečistoća, već one koje utiču na svojstva čiste supstance. Takve nečistoće se nazivaju ograničavajućim ili kontrolnim.

Prilikom identifikacije neorganskih tvari provodi se kvalitativna analiza kationa i anjona. Metode kvalitativne analize zasnovane su na jonske reakcije, koji omogućavaju identifikaciju elemenata u obliku određenih jona. Kao i kod svake vrste kvalitativne analize, u toku reakcija nastaju slabo rastvorljiva jedinjenja, obojena kompleksna jedinjenja, dolazi do oksidacije ili redukcije sa promjenom boje otopine. Za identifikaciju stvaranjem teško rastvorljivih jedinjenja koriste se i grupni i pojedinačni taložnici.

Prilikom identifikacije kationa neorganskih supstanci NaCl služi kao grupni precipitator za jone Ag +, Pb 2+, Hg 2+; za jone Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ - (NH 4) 2 CO 3, za jone Al 3+, Cr 3+, Fe 2+, Fe 3+, Mn 2+, Co 2+, Ni 2 +, Zn 2+ itd. - (NH 4) 2 S.

Ako je prisutno nekoliko kationa, izvršite frakciona analiza , u kojoj se talože sva teško rastvorljiva jedinjenja, a zatim se na ovaj ili onaj način detektuju preostali kationi, ili se vrši postepeno dodavanje reagensa, pri čemu su jedinjenja sa najmanju vrijednost PR, a zatim veze sa višom PR vrijednošću. Bilo koji kation se može identificirati upotrebom specifične reakcije ako se uklone drugi kationi koji ometaju ovu identifikaciju. Postoji mnogo organskih i neorganskih reagensa koji formiraju precipitate ili obojena kompleksna jedinjenja sa kationima (tabela 9).

1. Na bazi polimera vlakna se dobijaju probijanjem rastvora ili taljenja kroz kalupe uz naknadno skrućivanje - to su poliamidi, poliakrilonitrili itd.

2. Polimerni filmovi se proizvode ekstruzijom kroz kalupe sa prorezima ili primjenom na pokretnu traku. Koriste se kao elektroizolacioni i ambalažni materijal, osnova magnetnih traka.

3. Lakovi - rastvori supstanci koje stvaraju film u organskim rastvaračima.

4. Ljepila, sastavi koji mogu povezati različite materijale zbog stvaranja jakih veza između njihovih površina sa slojem ljepila.

5. Plastika

6. Kompoziti (kompozitni materijali) - polimerna baza ojačana punilom.

10.4.2. Područja primjene polimera

1. Polietilen je otporan na korozivnu okolinu, otporan na vlagu, je dielektrik. Od njega se izrađuju cijevi, električni proizvodi, dijelovi radio opreme, izolacijske folije, omoti kablova za telefon i dalekovode.

2. Polipropilen - mehanički jak, otporan na savijanje, habanje, elastičan. Koriste se za proizvodnju cijevi, filmova, spremnika itd.

3. Polistiren - otporan na kiseline. Mehanički je jak, dielektrik je, koristi se kao elektroizolacioni i konstruktivni materijal u elektrotehnici, radiotehnici.

4. Polivinil hlorid je otporan na vatru, mehanički jak, električno izolacioni materijal.

5. Politetrafluoroetilen (fluoroplastika) - dielektrik se ne rastvara u organskim rastvaračima. Posjeduje visoka dielektrična svojstva u širokom temperaturnom rasponu (od -270 do 260 ºS). Također se koristi kao antifrikcijski i hidrofobni materijal.

6. Polimetil metakrilat (pleksiglas) - koristi se u elektrotehnici kao konstrukcijski materijal.

7. Poliamid - ima visoku čvrstoću, otpornost na habanje, visoka dielektrična svojstva.

8. Sintetičke gume (elastomeri).

9. Fenol-formaldehidne smole - osnova ljepila, lakova, plastike.

10.5. Organski polimerni materijali

10.5.1. Polimerizacijske termoplastične smole

polipropilen- termoplastični polimer dobijen od propilena gasa C 3 H 6. (CH 2 = CH - CH 3)

Strukturna formula

[-CH 2 -CH (CH 3) -] n.

Polimerizacija se provodi u benzinu na temperaturi od 70°C prema Natta metodi. Dobija se polimer pravilne strukture. Ima visoku hemijsku otpornost i uništava se samo pod dejstvom 98% H 2 SO 4 i 50% HNO 3 na temperaturama iznad 70°.

Električna svojstva slična polietilenu. Film ima nisku plinopropusnost i paropropusnost. Koristi se za izolaciju visokofrekventnih kablova i žica, kao dielektrik za visokofrekventne kondenzatore.

poliizobutilen- produkt polimerizacije gasa izobutilena. Strukturna formula:

Postoji nekoliko vrsta poliizobutilena, tečni niske molekularne mase (1000) i čvrsti visokomolekularni (400 000). One. u zavisnosti od stepena polimerizacije, može biti tečna sa različitim viskozitetima i elastična poput gume. Molekuli imaju filamentarnu simetričnu strukturu sa grananjem u bočnim grupama. To može objasniti ljepljivost materijala, veću elastičnost u odnosu na polietilen. To je dielektrik sa ρ = 10 15 - 10 16 Ohm cm, ε = 2,25 – 2,35, dielektrična čvrstoća- 16 - 23 kV / mm.

Otpornost na mraz poliizobutilena ovisi o njegovoj molekularnoj težini; što je veća težina, to je poliizobutilen otporniji na mraz.

U čistom obliku ili u kompozicijama, poliizobutilen se koristi za proizvodnju izolacijskih traka; izolacija visokofrekventnih kablova (u kompozicijama sa polietilenom); brtve; Izolacijske smjese za zalivanje; ljepljivi materijali.

Zbog hladne fluidnosti poliizobutilena, za izolaciju visokofrekventnih kablova koristi se mješavina slična gumi od 90% poliizobutilena i 10% polistirena sa slojem polistirenskog filma (stirofleks). Ova mješavina ima visoka električna svojstva pri visokoj vlažnosti.

Polistiren- proizvod polimerizacije stirena - nezasićeni HC - vinil benzol ili feniletilen - CH 2 CHC 6 H 5.

Molekul stirena je donekle asimetričan zbog prisustva fenolnih grupa u njemu.

Na normalnim temperaturama, stiren je bezbojna prozirna tečnost. Od metoda polimerizacije stirena i proizvodnje čvrstog dielektrika, najčešće su metode blok i emulzijska polimerizacija.

Stiren je toksičan, nadražuje kožu, oči i respiratorni sistem. Polistirenska prašina stvara eksplozivnu koncentraciju sa zrakom.

Gustina - 1,05 g / cm 3

ρ , Ohm cm, 10 14 - 10 17

ε = 2,55 - 2,52

Polistiren je hemijski otporan, koncentrisane kiseline (HNO 3 je izuzetak) i alkalije na njega ne deluju, rastvara se u eterima, ketonima, aromatičnim ugljovodonicima i ne rastvara se u alkoholima, vodi, biljnim uljima.

Stepen polimerizacije zavisi od uslova. Možete dobiti polimer molekulske težine do 600 000. To će biti čvrsti polimeri. Koriste se polimeri sa MM. od 40 000 do 150 000. Pri zagrevanju na 180 - 300 ºS moguća je depolimerizacija. Električna svojstva također ovise o načinu polimerizacije i prisutnosti polarnih nečistoća, posebno emulgatora.

Proizvodi od polistirena se proizvode prešanjem i brizganjem. Koristi se za izradu: folija (stirofleks), panela lampi, okvira zavojnica, izolacionih delova za prekidače, antenskih izolatora; folije za kondenzatore itd. Polistiren u obliku traka, podloška, ​​kapica se koristi za izolaciju visokofrekventnih kablova.

Nedostaci: niska otpornost na toplinu i sklonost brzom starenju - pojavljuju se male pukotine na površini mreže; u ovom slučaju, dielektrična čvrstoća opada i ε raste.

Polidiklorstiren- razlikuje se od polistirena po sadržaju dva atoma klora u svakoj karici lanca i, kao rezultat, po visokoj otpornosti na toplinu, otporan na toplinu.

ε = 2,25 - 2,65

PVC- termoplastično sintetičko visokopolimerno jedinjenje sa linearnom strukturom molekula asimetrične strukture. Izražena asimetrija i polarnost PVC-a povezana je s hlorom.

Dobija se polimerizacijom vinil hlorida H 2 C = CH -Cl. Početne sirovine za proizvodnju su dihloretan i acetilen. Vinil hlorid je halogenirani derivat etilena. Na normalnoj temperaturi je bezbojni gas, na temperaturi od 12-14 ºS je tečnost, a na -159 ºS čvrsta materija. Polimerizacija vinil hlorida može se izvršiti na tri načina: blok, emulzija i u rastvorima. Najprimjenjiviji je na bazi vode. Postoje marke PVC-a s dodatkom plastifikatora i punila s različitim mehaničkim svojstvima, otpornošću na mraz i toplinom.

Molekul PVC-a ima oblik

ε = 3,1 - 3,4 (na 800 Hz)

ρ = 10 15 - 10 16 Ohm. cm

Polivinil hlorid je nisko higroskopan, promjena dielektričnih svojstava u vlažnoj atmosferi je beznačajna.

Proizvodi se izrađuju prešanjem, brizganjem, štancanjem, brizganjem.

PVC se koristi u obliku plastike različite elastičnosti, u obliku lakova za zaštitne premaze. Hemijski je otporan na alkalije, kiseline, alkohol, benzin i mineralna ulja... Esteri, ketoni, aromatični ugljovodonici ga delimično otapaju ili izazivaju oticanje.

PVC se koristi u elektroindustriji u sledećim proizvodima:

a) baterije baterija;

b) creva za električnu izolaciju i hemijsku zaštitu;

c) izolacija telefonskih žica i kablova (zamjena za olovo);

d) izolacijske brtve, čahure i drugi proizvodi.

Ne koristi se u visokofrekventnim kolima kao dielektrik zbog velikih dielektričnih gubitaka (visoke provodljivosti), a na temperaturama iznad 60-70 ºS.

Polivinil acetat- polimeri tekućeg vinil acetata, dobiveni kao rezultat kemijske interakcije acetilena (C 2 H 2) i octene kiseline:

ili CH 2 = CHOCOCH 3. Od toga dobiti vinil acetat- bezbojna, lako pokretna tečnost eteričnog mirisa, koja se raspada na 400°C.

Materijal polivinil acetat- bez boje, bez mirisa, zauzima srednje mjesto između smola i gume. Njegova svojstva zavise od stepena polimerizacije. MM. od 10 000 do 100 000. Tačka omekšavanja je 40 - 50 °C.

Visokopolimerni proizvodi na 50 - 100 ° C postaju gumeni, a na niskim temperaturama - čvrsti, dovoljno elastični.

Svi polimeri su otporni na svjetlost, čak i na 100°C. Kada se zagrije, polivinil acetat se ne depolimerizira u monomer, već se razgrađuje eliminacijom octene kiseline. Nije zapaljivo. To je polarni polimer. Rastvaramo u eterima, ketonima (aceton), metil (CH 3 OH) i etil (C 2 H 5 OH) alkoholima, nerastvorljivim u benzinu. Blago nabubri u vodi, ali se ne otapa.

Uglavnom se koristi za proizvodnju triplex sigurnosnog stakla. Koristi se u tehnologiji električne izolacije. Lakovi na njegovoj osnovi cijenjeni su zbog svojih dobrih elektroizolacijskih svojstava, elastičnosti, svjetlosne postojanosti, bezbojnosti.

Polimetil metakrilat(organsko staklo, pleksiglas) - velika grupa visokopolimernih estera metakrilne kiseline sa velikom tehničkom primenom

U elektroindustriji se koristi kao pomoćni materijal.

Dobija se polimerizacijom metil estera metakrilne kiseline (metil metakrilata) u prisustvu inicijatora.

Na 573 K, polimetil metakrilat se depolimerizira sa formiranjem početnog monomera metil metakrilata.

Po sastavu se razlikuje od polivinil acetata po prisutnosti metilne grupe u bočnom lancu umjesto vodika i po prisutnosti valentne veze ugljika glavnog lanca s eterskom grupom ne preko kisika, već preko ugljika.

Ima nisku otpornost na toplinu (približno 56 ° C); ε = 3,3 - 4,5; ρ = 2,3 · 10 13 - 2 · 10 12 Ohm. m Nije pogodno za električnu izolaciju.

Koristi se kao konstrukcijski, optički i dekorativni materijal, obojen anilinskim bojama u raznim bojama. Od njega se izrađuju kućišta i vage za instrumente, prozirne zaštitne naočare i kape, providni dijelovi opreme itd. Pleksiglas se lako obrađuje: buši, pili, brusi, brusi, polira. Dobro se savija, štanca i lijepi otopinama polimetil metakrilata u dihloretanu.

Polivinil alkohol- čvrsti polimer sastava (-CH 2 -CHOH-) n. Dobija se hidrolizom polivinil acetata kiselinom ili alkalijom. Formula polivinil alkohola

Nesimetrični linearni polimer. Prisustvo OH grupe u svakoj karici lanca određuje visoku higroskopnost i polaritet alkohola. Rastvara se samo u vodi. Ima ρ = 10 7 Ohm · cm. Koristi se kao pomoćni materijal u proizvodnji štampanih radio kola.

Otporan na plijesan i bakterije. Dobar materijal za izradu membrana, crijeva, panela otpornih na ulje i benzin. Zagrijavanje na 170°C u trajanju od 3 - 5 sati povećava vodootpornost i smanjuje topljivost polivinil alkohola.

Oligoester akrilati

Oligomeri- hemijska jedinjenja sa prosečnom molekulskom težinom (manje od 1000), većom u poređenju sa monomerima i manjom u poređenju sa polimerima. Njihovo glavno svojstvo je sposobnost polimerizacije zbog nezasićenih veza, koje određuju prostornu ili linearnu strukturu gotovog proizvoda. Proizvodi male molekularne težine se ne oslobađaju tokom polimerizacije, stoga je izolacija dobivena izlivanjem oligomera čvrsta, bez šupljina i pora. Ne zahtevaju posebne uslove za polimerizaciju (visok pritisak, temperatura, okruženje, itd.).

Industrija proizvodi poliester, poliuretan, organosilicijum oligomerne spojeve i njihove modifikacije.