Sejarah Polimer, Polimerisasi, Jenis, Properti, dan Contoh



itu polimer adalah senyawa molekuler yang ditandai dengan memiliki massa molar tinggi (berkisar dari ribuan hingga jutaan) dan terdiri dari sejumlah besar unit, yang disebut monomer, yang diulang.

Karena mereka memiliki karakteristik sebagai molekul besar, spesies ini disebut makromolekul, yang memberi mereka kualitas unik dan sangat berbeda dari yang diamati pada yang lebih kecil, hanya disebabkan oleh jenis zat ini, seperti kecenderungan yang mereka miliki untuk bentuk struktur kaca.

Dengan cara yang sama, karena mereka termasuk dalam kelompok molekul yang sangat besar, kebutuhan muncul untuk memberi mereka klasifikasi, yang karenanya mereka dibagi menjadi dua jenis: polimer yang berasal dari alam, seperti protein dan asam nukleat; dan yang diproduksi secara sintetis, seperti nilon atau lucite (lebih dikenal sebagai Plexiglas).

Para sarjana memulai penyelidikan ilmu yang ada di balik polimer pada 1920-an, ketika mereka mengamati dengan rasa ingin tahu dan kebingungan bagaimana beberapa zat berperilaku seperti kayu atau karet. Kemudian, para ilmuwan saat itu mengabdikan diri untuk menganalisis senyawa ini sehingga hadir dalam kehidupan sehari-hari.

Dengan mencapai tingkat pemahaman tertentu tentang sifat spesies ini, kita dapat memahami struktur mereka dan maju dalam penciptaan makromolekul yang dapat memfasilitasi pengembangan dan peningkatan bahan yang ada, serta produksi bahan baru.

Juga, diketahui bahwa banyak polimer penting mengandung nitrogen atau oksigen dalam strukturnya, yang melekat pada atom karbon, membentuk bagian dari rantai utama molekul..

Bergantung pada kelompok fungsional utama yang merupakan bagian dari monomer, mereka akan dinamai; misalnya, jika monomer dibentuk oleh ester, poliester berasal.

Indeks

  • 1 Sejarah polimer
    • 1.1 abad ke-19
    • 1.2 Abad ke-20
    • 1.3 Abad XXI
  • 2 Polimerisasi
    • 2.1 Polimerisasi dengan reaksi adisi
    • 2.2 Polimerisasi dengan reaksi kondensasi
    • 2.3 Bentuk lain dari polimerisasi
  • 3 Jenis polimer
  • 4 Properti
  • 5 Contoh polimer
    • 5.1 Polystyrene
    • 5.2 Polytetrafluoroethylene
    • 5.3 Polivinil klorida
  • 6 Referensi

Sejarah polimer

Sejarah polimer harus diatasi dimulai dengan referensi ke polimer pertama yang disadari.

Dengan cara ini, bahan-bahan tertentu yang berasal dari alam yang telah banyak digunakan sejak zaman kuno (seperti selulosa atau kulit) terutama terbuat dari polimer.

Abad ke-19

Berlawanan dengan apa yang mungkin dipikirkan orang, komposisi polimer adalah sesuatu yang tidak diketahui untuk diungkapkan sampai beberapa abad yang lalu, ketika mereka mulai menentukan bagaimana zat-zat ini terbentuk, dan bahkan berusaha untuk menetapkan beberapa metode untuk mencapai pembuatan secara buatan..

Pertama kali istilah "polimer" digunakan pada tahun 1833, terima kasih kepada ahli kimia Swedia Jöns Jacob Berzelius, yang menggunakannya untuk merujuk pada zat-zat alam organik yang memiliki rumus empiris yang sama tetapi memiliki massa molar yang berbeda.

Ilmuwan ini juga bertugas menciptakan istilah-istilah lain, seperti "isomer" atau "katalisis"; walaupun perlu dicatat bahwa pada saat itu konsep ekspresi ini sangat berbeda dari apa yang mereka maksud saat ini.

Setelah beberapa percobaan untuk mendapatkan polimer sintetik dari transformasi spesies polimer alami, studi senyawa ini menjadi lebih relevan.

Tujuan dari investigasi ini adalah untuk mencapai optimalisasi sifat-sifat yang telah diketahui dari polimer ini dan memperoleh zat baru yang dapat memenuhi tujuan khusus di berbagai bidang ilmu.

Abad ke-20

Ketika mengamati bahwa karet itu larut dalam pelarut alami organik dan kemudian solusi yang dihasilkan menunjukkan beberapa karakteristik yang tidak biasa, para ilmuwan terganggu dan tidak tahu bagaimana menjelaskannya..

Melalui pengamatan ini disimpulkan bahwa zat seperti ini menunjukkan perilaku yang sangat berbeda dari molekul yang lebih kecil, karena mereka dapat memperhatikan saat mempelajari karet dan sifat-sifatnya.

Mereka mencatat bahwa solusi yang dipelajari memiliki viskositas tinggi, penurunan yang signifikan pada titik beku dan tekanan osmotik dengan skala kecil; dengan ini dapat disimpulkan bahwa ada beberapa zat terlarut dari massa molar yang sangat tinggi, tetapi para ulama menolak untuk percaya pada kemungkinan ini.

Fenomena ini, yang juga dimanifestasikan dalam zat tertentu seperti gelatin atau kapas, membuat para ilmuwan pada saat itu berpikir bahwa jenis zat ini terdiri dari agregat unit molekul kecil, seperti C5H8 atau C10H16, dihubungkan oleh kekuatan antarmolekul.

Meskipun pemikiran keliru ini tetap ada selama beberapa tahun, definisi yang bertahan hingga saat ini adalah yang diberikan kepadanya oleh ahli kimia Jerman dan pemenang Hadiah Nobel Kimia, Hermann Staudinger..

Abad ke-21

Definisi saat ini dari struktur ini sebagai zat makromolekul yang dihubungkan oleh ikatan kovalen diciptakan pada tahun 1920 oleh Staudinger, yang bersikeras merancang dan melakukan percobaan sampai menemukan bukti teori ini selama sepuluh tahun berikutnya..

Perkembangan yang disebut "kimia polimer" dimulai dan sejak itu hanya menarik minat para peneliti di seluruh dunia, menghitung di antara halaman-halaman sejarah para ilmuwan yang sangat penting, di antaranya menonjol Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, antara lain, selain yang disebutkan sebelumnya.

Saat ini, makromolekul polimer dipelajari dalam bidang ilmiah yang berbeda, seperti ilmu polimer atau biofisika, di mana zat yang dihasilkan dari menghubungkan monomer melalui ikatan kovalen dengan metode dan tujuan yang berbeda diselidiki..

Tentu saja, dari polimer alami seperti poliisoprena ke polimer sintetis seperti polistirena, polimer ini sangat sering digunakan, tanpa mengurangi spesies lain seperti silikon, terbuat dari monomer yang terbuat dari silikon..

Juga, banyak dari senyawa-senyawa ini yang berasal dari alam dan sintetis terdiri dari dua atau lebih kelas monomer yang berbeda, spesies polimerik ini telah diberi nama kopolimer..

Polimerisasi

Untuk mempelajari masalah polimer, kita harus mulai dengan berbicara tentang asal usul kata polimer, yang berasal dari istilah Yunani. polys, yang berarti "banyak"; dan belaka, yang mengacu pada "bagian" dari sesuatu.

Istilah ini digunakan untuk menunjuk senyawa molekuler yang memiliki struktur yang terdiri dari banyak unit berulang, ini menyebabkan properti massa molekul relatif tinggi dan karakteristik intrinsik lainnya.

Jadi satuan yang menyusun polimer didasarkan pada spesies molekuler yang memiliki massa molekul relatif kecil.

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

Oleh karena itu, polimerisasi dapat didefinisikan sebagai reaksi kimia yang digunakan dalam kombinasi monomer (satu per satu) untuk menghasilkan polimer yang sesuai dari mereka.

Dengan cara ini, sintesis polimer dilakukan melalui dua jenis reaksi utama: reaksi adisi dan reaksi kondensasi, yang akan dijelaskan secara terperinci di bawah ini..

Polimerisasi dengan reaksi adisi

Jenis polimerisasi ini memiliki partisipasi molekul tak jenuh yang memiliki ikatan rangkap atau rangkap tiga dalam strukturnya, terutama yang karbon-karbon.

Dalam reaksi ini, monomer menjalani kombinasi satu sama lain tanpa menghilangkan atom mereka, di mana spesies polimer yang disintesis dengan menghancurkan atau membuka cincin dapat diperoleh tanpa menghasilkan eliminasi molekul kecil..

Dari sudut pandang kinetik, polimerisasi ini dapat dilihat sebagai reaksi tiga langkah: inisiasi, propagasi, dan terminasi.

Pertama, dimulainya reaksi, di mana pemanasan diterapkan pada molekul yang dianggap sebagai inisiator (dilambangkan sebagai R2) untuk menghasilkan dua spesies radikal dengan cara berikut:

R2 → 2R ∙

Jika produksi polietilen digunakan sebagai contoh, maka langkah selanjutnya adalah perbanyakan, di mana radikal reaktif mendekati molekul etilen dan spesies radikal baru terbentuk sebagai berikut:

R ∙ + CH2= CH2 → R-CH2-CH2∙

Radikal baru ini kemudian digabungkan dengan molekul etilen lain, dan proses ini berlanjut berturut-turut sampai kombinasi dua radikal rantai panjang untuk akhirnya berasal dari polietilen, dalam reaksi yang dikenal sebagai terminasi..

Polimerisasi dengan reaksi kondensasi

Dalam kasus polimerisasi oleh reaksi kondensasi, kombinasi dari dua monomer yang berbeda biasanya terjadi, sebagai tambahan terhadap penghapusan molekul kecil yang konsekuen, yang biasanya berupa air..

Demikian pula, polimer yang dihasilkan oleh reaksi ini sering memiliki heteroatom, seperti oksigen atau nitrogen, yang membentuk bagian dari struktur utama mereka. Itu juga terjadi bahwa unit berulang yang mewakili dasar rantai tidak memiliki totalitas atom yang ada di monomer yang dapat terdegradasi..

Di sisi lain, ada metode yang telah dikembangkan baru-baru ini, di antaranya polimerisasi plasma menonjol, yang karakteristiknya tidak sesuai dengan semua jenis polimerisasi yang dijelaskan di atas..

Dengan cara ini, reaksi polimerisasi yang berasal dari sintetis, baik penambahan maupun kondensasi, dapat terjadi tanpa adanya atau dengan adanya spesies katalis.

Polimerisasi kondensasi banyak digunakan dalam pembuatan banyak senyawa yang umumnya ada dalam kehidupan sehari-hari, seperti dacron (lebih dikenal sebagai poliester) atau nilon.

Bentuk lain dari polimerisasi

Selain metode sintesis polimer buatan ini ada juga sintesis biologis, yang didefinisikan sebagai bidang studi yang bertanggung jawab untuk penyelidikan biopolimer, yang dibagi menjadi tiga kategori utama: polinukleotida, polipeptida, dan polisakarida.

Dalam organisme hidup, sintesis dapat dilakukan secara alami, melalui proses yang melibatkan keberadaan katalis seperti enzim polimerase dalam produksi polimer seperti asam deoksiribonukleat (DNA)..

Dalam kasus lain, sebagian besar enzim yang digunakan dalam polimerisasi biokimia adalah protein, yang merupakan polimer yang dibentuk dengan asam amino dan penting dalam sebagian besar proses biologis.

Selain zat biopolimer yang diperoleh dengan metode ini, ada yang lain yang memiliki relevansi komersial yang besar, seperti karet vulkanisir yang dihasilkan melalui pemanasan karet yang berasal dari alam dengan adanya belerang..

Jadi, di antara teknik yang digunakan untuk sintesis polimer melalui modifikasi kimia dari polimer yang berasal dari alam adalah finishing, cross-linking dan oksidasi..

Jenis polimer

Jenis polimer dapat diklasifikasikan menurut karakteristik yang berbeda; Misalnya, mereka diklasifikasikan ke dalam termoplastik, termoset atau elastomer sesuai dengan respons fisik mereka terhadap pemanasan.

Selain itu, tergantung pada jenis monomer dari mana mereka terbentuk, mereka dapat berupa homopolimer atau kopolimer..

Dengan cara yang sama, menurut jenis polimerisasi yang dihasilkannya, mereka dapat berupa polimer penambahan atau kondensasi.

Juga, polimer alami atau sintetis dapat diperoleh tergantung pada asalnya; u organik atau anorganik tergantung pada komposisi kimianya.

Properti

- Fiturnya yang paling menonjol adalah identitas berulang dari monomernya sebagai dasar dari strukturnya.

- Sifat kelistrikannya bervariasi sesuai dengan tujuannya.

- Mereka memiliki sifat mekanik seperti elastisitas atau kekuatan tarik, yang menentukan perilaku makroskopik mereka.

- Beberapa polimer menunjukkan sifat optik yang penting.

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

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

- Sifat transpornya berhubungan dengan kecepatan pergerakan antarmolekul.

- Perilaku negara agregasi terkait dengan morfologinya.

Contoh polimer

Di antara sejumlah besar polimer yang ada adalah sebagai berikut:

Polystyrene

Digunakan dalam wadah dari berbagai jenis, serta dalam wadah yang digunakan sebagai isolator termal (untuk mendinginkan air atau menyimpan es) dan bahkan dalam mainan.

Polytetrafluoroethylene

Lebih dikenal sebagai Teflon, digunakan sebagai isolator listrik, juga dalam pembuatan gulungan dan untuk melapisi peralatan dapur.

Polivinil klorida

Digunakan dalam produksi saluran untuk dinding, ubin, mainan dan pipa, polimer ini secara komersial dikenal sebagai PVC.

Referensi

  1. Wikipedia. (s.f.). Polimer Diperoleh dari en.wikipedia.or
  2. Chang, R. (2007). Kimia, edisi kesembilan. Meksiko: McGraw-Hill.
  3. LibreTexts. (s.f.). Pengantar Polimer. Diperoleh dari chem.libretexts.org
  4. Cowie, J. M. G., dan Arrighi, V. (2007). Polimer: Kimia dan Fisika Bahan Modern, Edisi Ketiga. Diperoleh dari books.google.co.ve
  5. Britannica, E. (s.f.) Polimer Diperoleh dari britannica.com
  6. Morawetz, H. (2002). Polimer: Asal dan Pertumbuhan suatu Sains. Diperoleh dari books.google.co.ve