Байгалийн полимер - томъёоны өргөдөл,

Орчин үеийн барилгын материал, эм, эд, ахуйн эд зүйл, сав, баглаа боодол, хэрэглээний ихэнх нь полимер юм. Энэ нь өвөрмөц онцлог шинж чанартай нэгдлүүдийн нэгдэл юм. Тэдний олон нь байдаг, гэхдээ энэ нь полимерүүдийн тоо өссөөр байна. Эцсийн эцэст синтетик химич жил бүр улам бүр шинэ бодис илрүүлэн олдог. Үүний зэрэгцээ байгалийн полимер нь бүх цаг үед онцгой ач холбогдолтой байсан юм. Эдгээр гайхалтай молекулууд юу вэ? Тэдний шинж чанар, ямар шинж чанарууд байдаг вэ? Бид өгүүллийн явцад эдгээр асуултуудад хариулах болно.

Полимер: ерөнхий шинж чанар

Химийн үүднээс авч үзвэл том хэмжээний молекул масстай полимер гэж тооцох нь олон янз байдаг. Гэсэн хэдий ч, энэ онцлогоос гадна бодисууд нь байгалийн ба нийлэг полимерүүдтэй яг адил ангилагдаж болно . Эдгээр нь:

• Янз бүрийн харилцан үйлчлэлээр холбогддог мономерикийн холбоосыг байнга давтан хийх;
• Полимержилт (мономеруудын тоо) зэрэг нь маш өндөр байх ёстой. Эс тэгвэл нэгдэл нь олигомер гэж тооцогдоно.
• Макромолкулын орон зайн чиглэлийг тодорхойлох;
• Энэ бүлгийн зөвхөн физик-химийн чухал шинж чанаруудын багц.

Ерөнхийдөө полимер шинж чанар нь бусад бодисуудаас ялгахад хялбар байдаг. Үүнийг ойлгохын тулд түүний томьёог харах хэрэгтэй. Ердийн жишээ бол өдөр тутмын амьдрал, аж үйлдвэрт өргөн ашиглагддаг полиэтилен юм. Энэ нь полимержих урвалын үр дүн бөгөөд энэ нь этилийн болон этиленийн нормативгүй нүүрсустөрөгчийн оролт юм. Ердийн хэлбэрийн хариу урвалыг дараах байдлаар бичсэн болно:

NCH ₂ = CH ₂ → (-CH-CH-) _n , Энд n нь молекулуудын полимержилтын зэрэг бөгөөд түүний бүтэц дэх мономеруудын хэдэн нэгжийг багтаасан болохыг харуулна.

Жишээлбэл, бид бүгдээрээ сайн мэддэг байгалийн полимерийг цардуултай гэж хэлж болно. Үүнээс гадна амилопектин, целлюлоз, тахианы уураг, бусад олон бодисууд энэ бүлгийн нэгдэлд хамаардаг.

Макромолькольс үүсгэж болох урвалууд нь хоёр төрлийн байна:

• Полимержилт;
• Polycondensation.

Өөрөөр хэлбэл хоёр дахь тохиолдолд харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүн бага молекултай байдаг. Полимер бүтэц нь өөр өөр байж болох ба энэ нь түүнийг бүрдүүлдэг атомуудаас хамаардаг. Шугаман хэлбэрүүд нь ихэвчлэн тулгардаг боловч гурван хэмжээст тор бас маш төвөгтэй байдаг.

Хэрэв бид мономерикийн холбоосыг барьж байгаа хүч, харилцан үйлдлүүдийн талаар ярих юм бол бид хэд хэдэн үндсэн зүйлийг тодорхойлж чадна:

• Ван дер Валлал хүчнийхэн;
• Химийн бонд (ковалент, ионы);
• Электростатик харилцан үйлчлэл.

Бүх полимерүүдийг нэг ангилалд нэгтгэх боломжгүй, учир нь тэдгээр нь өөр өөр шинж чанартай, үүсэх хэлбэр, тэгш бус функцийг гүйцэтгэдэг. Тэдний шинж чанар өөр өөр байдаг. Тиймээс энэ бүлэг бодисын бүх төлөөлөгчид өөр өөр ангилалд хуваагдах ангиллыг бий болгодог. Энэ нь хэд хэдэн шинж тэмдгээр үндэслэгдэж болно.

Полимерүүдийн ангилал

Хэрэв бид молекулуудын чанарын бүтцийг үндэс болгон авч үзвэл, эдгээр бүх бодисыг гурван бүлэгт тодорхойлж болно.

1. Органик - Эдгээр нь нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүхэр, хүчилтөрөгч, фосфор, азотын атом агуулдаг. Энэ бол биогеник гэсэн элементүүд юм. Жишээ нь масс: полиэтилен, поливинил хлорид, полипропилен, наалдамхай, Nylon, байгалийн полимер - уураг, нуклейн хүчил гэх мэт.
2. Elementorganichnynye - иймэрхүү органик бус болон биогеник бус элементүүд орно. Ихэнхдээ цахиур, хөнгөн цагаан эсвэл титан байдаг. Ийм макромолекулын жишээ: органик шил, шилэн полимер, нийлмэл материал.
3. Органик биш - гинжний зүрхэнд цахиур атом, нүүрстөрөгч биш. Радиксууд нь хажуугийн салбаруудын нэг хэсэг байж болно. Тэднийг саяхан, 20-р зууны дундуур илрүүлсэн. Анагаах ухаан, барилга байгууламж, инженерчлэл болон бусад салбарт хэрэглэгддэг. Жишээ нь: силикон, cinnabar.

Хэрэв бид полимерийг гарал үүслээр нь хуваавал тэдгээрийн гурван бүлэгийг ялгаж чадна.

1. Байгалийн полимер, түүний хэрэглээ эртний үеэс өргөнөөр хэрэглэгдэж ирсэн. Эдгээр нь ийм макромолкулууд юм. Тэдгээр нь байгалийн урвалын бүтээгдэхүүн юм. Жишээ нь: торго, ноос, уураг, нуклейн хүчил, цардуул, целлюлоз, арьс шир, хөвөн, бусад.
2. Зохиомол. Эдгээр нь хүний бий болгосон макромолкулууд, гэхдээ байгалийн аналог дээр тулгуурладаг. Өөрөөр хэлбэл, одоо байгаа байгалийн полимерийн шинж чанарууд нь зөвхөн сайжруулж, өөрчлөгддөг. Жишээ нь: хиймэл резин, резин.
3. Синтетик - эдгээр нь полимер юм. Тэдэнд ямар ч байгалийн хамтрагч байхгүй. Эрдэмтэд техникийн шинэчилсэн үзүүлэлтүүдээр ялгагдах шинэ материалуудыг нэгтгэх аргуудыг боловсруулж байна. Тиймээс төрөл бүрийн төрлийн синтетик полимер нэгдлүүд үүсдэг. Жишээ нь: полиэтилен, полипропилен, наалдамхай, ацетатын шил зэрэг

Бїлэгт анхаарал хандуулж байгаа бодисуудыг салгах нэг онцлог шинж чанар байдаг. Энэ нь урвалд орох болон дулааны тогтвортой байдал юм. Энэ параметрт хоёр ангилал байна:

• Термопластик;
• Thermosetting.

Хамгийн эртний, чухал, үнэ цэнэтэй зүйл бол байгалийн полимер хэвээр байна. Түүний шинж чанар өвөрмөц. Тиймээс бид энэ макромолкулын ангиллыг авч үзэх болно.

Ямар бодис нь байгалийн полимер юм бэ?

Энэ асуултад хариулахын тулд эхлээд та эргэн тойрноо хар. Бидний эргэн тойронд юу байна? Амьд оршнол, амьсгалах, үржүүлэх, цэцэглэх, үр жимс, үрийг өгдөг амьд организмууд. Тэдгээр нь молекулын талаас юу юм бэ? Эдгээр нь:

• Уураг;
• Nucleic acid;
• Полисахарид.

Тиймээс байгалийн полимер нь дээрхи нэгдлүүд юм. Тиймээс бидний эргэн тойрон дахь амьдрал нь эдгээр молекулууд байгаа учраас л оршин тогтнож байна. Эрт дээр үеэс хүмүүс шавар, зуурмаг, зуурмагийг ашиглан ноос, нэхмэл, сүлжмэл эдлэл, ноос, ноос, амьтны арьсыг ашиглан хувцас үйлдвэрлэхэд зориулж нэхмэл, нэхмэл утасыг бий болгожээ. Байгалийн органик полимерууд нь түүний бүтэц, хөгжил дэвшлийн үе шатанд хүнтэй хамт дагалдан ирсэн бөгөөд өнөөдөр бидэнд байгаа үр дүнд хүрэхэд нь олон арга замаар тусалсан.

Байгаль нь өөрөө хүмүүсийн амьдралыг аль болох тохь тухтай байлгахын тулд бүхнийг өгсөн юм. Цаг хугацаа өнгөрөхөд резин нь нээгдэж, гайхалтай шинж чанаруудыг тодруулсан. Хүн техникийг целлюлозоор хооллох зорилгоор цардуулыг хэрэглэж сурчээ. Байгалийн полимер нь эртний үеэс мэдэгдэж байгаа гавар юм. Давс, уураг, нуклейн хүчлүүд нь харгалзан үзсэн нэгдлүүдийн жишээ юм.

Байгалийн полимер бүтцүүд

Энэ төрлийн бодисын бүх төлөөлөгчид адилхан зохион байгуулагддаггүй. Ийнхүү байгалийн болон нийлэг полимерууд нь харилцан адилгүй байдаг. Тэдгээрийн молекулууд нь энергийн талаасаа хамгийн ашигтай бөгөөд тохиромжтой байхаар чиглүүлдэг. Үүний зэрэгцээ олон байгалийн төрөл зүйл хавдар үүсгэж, бүтэц нь өөрчлөгдөж байдаг. Гинжний бүтцийн хамгийн нийтлэг хувилбарууд байдаг:

• Шугаман;
• Branched;
• Stellate;
• Хавтгай;
• Mesh;
• Соронзон хальс;
• Сам хэлбэртэй.

Макромолкулуудын хиймэл, синтетик төлөөлөл маш их масстай, асар олон тооны атом байдаг. Эдгээр нь тусгайлан заасан шинж чанартайгаар бий болдог. Тиймээс тэдний бүтэц нь анх хүний төлөвлөсөн байдаг. Байгалийн полимер нь голдуу шугаман эсвэл бүтцэд торонд ордог.

Байгалийн макромолкулын жишээ

Байгалийн ба хиймэл полимерууд хоорондоо маш ойрхон байдаг. Эцсийн эцэст, хуучин нь сүүлчийн бүтээлийг бий болгох үндэс суурь болсон. Ийм хувирамтгай жишээ нь олон. Тэдний зарим нь энд байна.

1. Уламжлалт сүү-цагаан хуванцар нь байгалийн гаварыг нэмсэнээр целлюлозын азотын хүчил боловсруулах замаар олж авсан бүтээгдэхүүн юм. Полимержилтийн урвал нь үр дүнг полимерийг хатааж, хүссэн бүтээгдэхүүн рүү хөрвүүлнэ. Хуванцаржуулагч - гавар нь халааж, хэлбэр дүрсээ өөрчилж зөөлрүүлнэ.
2. Ацетат торго, зэс-аммонийн шилэн, viscose нь эдгээр утаснууд, целлюлозын үндсэн дээр үйлдвэрлэсэн утаснууд юм. Байгалийн хөвөн даавуугаар хийсэн даавуу нь хүчтэй, гялалзсан, амархан гэмтдэггүй. Гэвч тэдний хийсвэр хийсвэр хийсвэрүүд нь дутагдалтай байгаа бөгөөд тэдгээр нь тэдний хэрэглээ маш их сонирхолтой байдаг.
3. Хиймэл чулуу, барилгын материал, хольц, арьс шир нь байгалийн түүхий эдээр хийсэн полимерүүдийн жишээ юм.

Байгалийн полимер нь түүний жинхэнэ хэлбэрийг ашиглаж болно. Ийм олон жишээ бий:

• Жилин;
• Amber;
• Цардуул;
• Амилопектин;
• Целлюлоз;
• Fur;
• Ноос;
• Хөвөн;
• Торгоны;
• Цемент;
• Шавар;
• Шохой;
• Уураг;
• Nucleic хүчил гэх мэт.

Мэдээжийн хэрэг, бидний бодож байгаа нэгдэл бол хүмүүсийн хувьд маш чухал, ач холбогдолтой зүйл юм. Одоогийн байдлаар эрэлт их байгаа байгалийн полимеруудын төлөөлөгчид илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.

Торгон болон ноос

Байгалийн торгоны полимерын томъёо нь нарийн төвөгтэй, учир нь химийн найрлага нь дараах бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр илэрхийлэгдсэн байдаг.

• Фиброин;
• Серикин;
• Лав;
• Төмөр.

Үндсэн уураг нь фиброин бөгөөд энэ нь амин хүчлүүдийн хэд хэдэн төрөл байдаг. Хэрэв та полипептидийн сүлжээгээ төлөөлж байгаа бол иймэрхүү харагдах болно: (-NH-CH ₂ -CO-NH-CH (CH ₃ ) -CO-NH-CH ₂ -CO-) _n. Энэ бол зөвхөн нэг хэсэг юм. Хэрэв серицины уургийн адил нарийн төвөгтэй молекул энэ бүтцийг ван дер Валксийн хүчний тусламжтай нэгтгэж байгаа бол тэдгээрийг лав, өөхтэй нэгтгэн нэгтгэн нэгтгэх нь байгалийн торгонаас томроход хэцүү байдаг нь ойлгомжтой юм.

Өнөөдрийг хүртэл эдгээр бүтээгдэхүүний ихэнхийг Хятадаар нийлүүлдэг. Яагаад гэвэл, түүний экспостатууд голлох үйлдвэрлэгч-silkworm-ийн байгалийн амьдрах орчин байдаг. Өмнө нь эртний хамгийн эртний үеэс хойш байгалийн торго нь маш их таалагдсан. Зөвхөн төртэй, баян хүмүүс л түүнээс хувцас хунар авч болно. Өнөөдөр энэ даавууны олон шинж чанар нь маш их хүсч байна. Жишээ нь, энэ нь хүчтэй соронзжиж, бухимддаг. Үүний зэрэгцээ наранд байгаа нь түүний гэрэлтэх туяа алддаг. Тиймээс хиймэл деривативыг ашиглахад энэ нь илүү өргөн хэрэглэгддэг.

Ноос нь мөн байгалийн полимер юм. Энэ нь арьсны амин чухал үйл ажиллагааны үр дүн юм. Энэ уургийн бүтээгдэхүүн дээр тулгуурласан сүлжмэл эдлэл үйлдвэрлэсэн бөгөөд энэ нь торгон шиг үнэ цэнэтэй материал юм.

Цардуул

Байгалийн полимер цардуул бол ургамлын амьдралын бүтээгдэхүүн юм. Тэд фотосинтезийн үйл явцын үр дүнд үүнийг үйлдвэрлэж, биеийн янз бүрийн хэсэгт хуримтлуулдаг. Түүний химийн найрлага:

• Амилопектин;
• Амилоз;
• Альфа-глюкоз.

Цардуулын орон зайн бүтэц нь маш салаалсан, эмх цэгцгүй байдаг. Уг найрлагад орсон амилопектин ачаар усанд живэх чадвартай бөгөөд энэ нь зуурмагийг нэрлэдэг. Коллоидын уусмалыг инженерчлэл, үйлдвэрлэлийн салбарт ашигладаг. Анагаах ухаан, хүнсний үйлдвэр, ханын цаасны цавуу үйлдвэрлэх нь мөн энэ бодисыг ашиглах талбар юм.

Цардуул хамгийн их агуулсан ургамлуудын дунд бид дараахь зүйлийг ялгаж чадна:

• Эрдэнэ шиш;
• Темс;
• Цагаан будаа;
• Улаан буудай;
• Кассава;
• Овъёо;
• Сагаган;
• Bananas;
• Sorghum.

Энэ нь биоползмер жигнэмэг талх дээр тулгуурлан гоймон, чанасан вазелин, будаа болон бусад хүнсний бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэнэ.

Целлюлоз

Химийн үзэл баримтлалаас энэ бодис нь томъёогоор (C ₆ H ₅ O ₅ ) томъёогоор илэрхийлсэн полимер юм. Глобал мономерик холбоос нь бета-глюкоз юм. Целлюлозын агууламжийн гол газар нь ургамлын эсийн ханыг агуулдаг. Тиймээс мод нь энэхүү холболтын үнэ цэнэтэй эх сурвалж юм.

Целлюлоз нь шугаман орон зайн бүтэцтэй байгалийн полимер юм. Энэ нь дараах төрлийн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлд ашиглагддаг:

• Цаас болон цаасан бүтээгдэхүүн;
• Хиймэл үслэг эдлэл;
• Хиймэл торны янз бүрийн төрөл;
• Хөвөн;
• Хуванцар;
• Утаагүй нунтаг;
• Кино ба бусад.

Үйлдвэрийн ач холбогдол ихтэй нь мэдээжийн хэрэг. Үйлдвэрт хэрэглэхэд энэ нэгдэл нь ургамалаас олборлосон байх ёстой. Энэ нь тусгай зориулалтын модоор удаан хоол хийх замаар хийгддэг. Цаашид боловсруулалт болон хоол боловсруулахад хэрэглэдэг урвалжууд нь өөр өөр байдаг. Хэд хэдэн арга зам байдаг:

• Сульфит;
• Натри;
• Сод;
• Сульфат.

Ийм боловсруулалт хийсний дараагаар бүтээгдэхүүн нь хольцтой байна. Энэ нь лигнин болон целлюлозулозид суурилдаг. Тэднийг салгахын тулд массыг хлор эсвэл шүлтээр эмчилнэ.

Хүний биед энэхүү цогц биопологчийг хуваах тийм биологийн хурдасгагч байхгүй. Гэсэн хэдий ч, зарим амьтад (өвсөн тэжээлтний өвчин) үүнийг зохицуулсан байдаг. Тэдний ходоодонд байгаа бактери нь тэдний хувьд үүнийг хийдэг. Хариуд нь микроорганизм нь амьдрал, амьдрах орчны эрчим хүчийг авдаг. Симбиозын энэ хэлбэр нь хоёуланд нь маш ашигтай байдаг.

Резинэн

Энэ бол эдийн засгийн үнэ цэнэтэй байгалийн полимер юм. Үүнийг анх танилцуулсан Роберт Күүк, түүнийг аяллынхаа аль нэгэнд нь олж мэдсэн юм. Энэ нь ийм болсон. Түүнийг амьд үлдэгсдийн арлаар амилуулсан тэр арал дээр түүнийг хүлээн авчээ. Түүний анхаарал татсан зүйл ер бусын сэдвээр тоглож байсан хүүхдүүдийн анхаарлыг татаж байлаа. Энэ бөмбөрцөг бие шалан дээрээс түлхэгдэн дээш өргөгдөж, дараа нь буцаж ирэв.

Энэ тоглоомын талаар юу хийсэн тухай орон нутгийн хүмүүс асуусан бөгөөд Күкийн нэг модны шүүс - Hevea - хатуурч байгааг олж мэдэв. Хожим нь энэ нь биополимерын резин болохыг олж мэдсэн.

Энэ нэгдлүүдийн химийн шинж чанар нь изопрен, байгалийн полимержилтад хамаарна. Резинэн томъёо (C ₅ H ₈ ) _n . Үүнд маш их үнэ цэнэ бүхий шинж чанарууд нь дараах байдалтай байна:

• Мэдрэмж;
• Эсэргүүцэл өмсөх;
• Цахилгаан тусгаарлагч;
• Усны эсэргүүцэл.

Гэсэн хэдий ч сул талууд байдаг. Хүйтэн нь хэврэг, хэврэг болж, дулаан наалдамхай, наалдамхай болдог. Ийм учраас хиймэл буюу нийлэг суурьтай ижил төстэй хэлбэрийг нэгтгэх шаардлага бий болсон юм. Өнөөдөр хөдөө аж ахуйн техник, үйлдвэрлэлийн зориулалтаар өргөн хэрэглэдэг. Тэдгээрт суурилсан хамгийн чухал бүтээгдэхүүнүүд:

• Резин;
• Эбоимчууд.

Amber

давирхайн түүний бүтэц, чулуужсан түүний хэлбэр юм хойш нь байгалийн полимер юм. Орон зайн бүтэц - тоосгон аморф полимер. Өндөр шатамхай, энэ нь тоглолтын дөл асах болно. Энэ нь ялгаруулах шинж чанартай байдаг. Энэ бол маш чухал, үнэ цэнэтэй чанар, үнэт эдлэл хэрэглэдэг байна. хув үндэслэн чимэглэл нь маш үзэсгэлэнтэй, эрэлттэй байна.

Үүнээс гадна, biopolymer эмчилгээний зорилгоор хэрэглэдэг. Учир нь энэ нь янз бүрийн гадаргууд зүлгүүр будаг бүрээс үйлдвэрлэж байна.