Z czego powstał ten polimer?, Schematy z Chemia

Pobierz Z czego powstał ten polimer? i więcej Schematy w PDF z Chemia tylko na Docsity!

Z czego powstał ten polimer?

Wprowadzenie Przeczytaj Gra edukacyjna Polimer z kukurydzy? Dla nauczyciela

Z czego powstają tworzywa, które otaczają nas w każdej dziedzinie życia? Z jakich związków chemicznych się je wytwarza i skąd biorą się nazwy niektórych z nich? Na te i inne pytania znajdziesz odpowiedzi w tym materiale.

Twoje cele

Zapiszesz reakcje chemiczne, podczas których powstają polimery. Nazwiesz związki chemiczne, z których powstają polimery. Sformułujesz definicję biopolimerów.

W skali przemysłowej tworzywa produkowane są zazwyczaj w formie granulatów. Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: www.pixabay.com.

Z czego powstał ten polimer?

Do nieorganicznych polimerów syntetycznych należą np. polikrzemiany, polifosforany.

Tworzywa sztuczne (polimery) wytwarza się w procesach polimeryzacji (polikondensacji lub polimeryzacji łańcuchowej), przy ewentualnej obecności odpowiednich katalizatorów. W reaktorze polimeryzacyjnym mniejsze cząsteczki (monomery) łączą się ze sobą, tworząc długie łańcuchy polimerowe. Polimery różnią się właściwościami, strukturą i wielkością cząsteczki (tj. długością łańcucha), w zależności od rodzaju monomerów, które zostały wykorzystane w procesie polimeryzacji.

Ciekawostka

Pierwszy w pełni syntetyczny polimer (bakelit) uzyskał w 1909 r. belgijski chemik, Leo Hendrick Baekeland. Początkowo zamierzał on jedynie znaleźć odpowiednik szelaku (lakieru z żywic naturalnych), ale wkrótce zorientował się, że w reakcji fenolu z formaldehydem powstaje polimer utwardzalny chemicznie, stanowiący doskonały izolator elektryczny, który nazwano bakelitem.

Suszarka z 1958 r., wykonana z bakelitu Źródło: Till Niermann, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polimery addycyjne

Polimeryzacja addycyjna, zwana też poliaddycją lub polimeryzacją łańcuchową, to proces łączenia się cząsteczek monomeru w większe cząsteczki polimeru bez wydzielania

produktów ubocznych.

Polimery winylowe

Polimery winylowe zawierają w łańcuchu głównym tylko atomy węgla, połączone pojedynczymi wiązaniami -C‐C-C‐C-.

Poliolefiny

To polimery, które w swojej strukturze zawierają jedynie węgiel i wodór.

W odpowiednich warunkach (temperatury, ciśnienia, katalizatora) alkeny ulegają reakcji polimeryzacji.

Przykładowo – polietylen otrzymuje się w wyniku polimeryzacji etenu, jak w poniższym równaniu reakcji.

Równanie reakcji otrzymywania polietylenu Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polipropylen natomiast otrzymuje się w wyniku polimeryzacji propenu.

Równanie reakcji otrzymywania polipropylenu Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polimery kondensacyjne

Polikondensacja, zwana również polimeryzacją kondensacyjną lub polimeryzacją stopniową, to reakcja, w której łączy się duża liczba cząsteczek monomeru w większe cząsteczki polimeru. Podczas polikondensacji, w odróżnieniu od poliaddycji, może wydzielać się metanol, woda, chlorowodór lub inne związki jako produkty uboczne.

Poliestry

Poliestry to polimery zawierające w swoim łańcuchu głównym wiązanie estrowe.

Do najbardziej rozpowszechnionych poliestrów należy poli(tereftalan etylenu) (PET). Otrzymuje się go z tereftalanu dimetylu w wyniku procesu dwuetapowego.

Butelki plaskowe najczęściej wykonane są z poli(terealanu etylenu). Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: www.pixabay.com.

Polimer Monomer Zastosowanie poli(chlorek winylu) (PCW) chloroeten produkcja okien, wykładzin, folii i opakowań

poli(metakrylan metylu) PMMA

metakrylan metylu produkcja szyb, światłowodów

Poliamidy

Poliamidy to związki wielkocząsteczkowe, zawierające w makrocząsteczce ugrupowania amidowe -CONH-.

Poliamid 66 (PA 66), produkowany pod nazwą Nylon, otrzymuje się w wyniku polikondensacji kwasu adypinowego z heksano‐1,6‐diaminą.

Żywice

Aldehydy ulegają reakcjom polikondensacji z alkoholami i fenolami, jak na poniższym przykładzie.

Równanie reakcji fenolu z aldehydem mrówkowym Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W wyniku reakcji fenolu z aldehydem mrówkowym powstaje tzw. żywica fenolowo‐formaldehydowa – bardzo odporny mechanicznie i termicznie materiał, stosowany m.in. do wyrobu części samochodowych i zabawek.

Słownik

polimeryzacja

reakcja łączenia się małych cząsteczek zawierających wiązania podwójne‐monomerów w duże związki‐polimery (łańcuchowe lub sieciowe), które posiadają wielokrotnie większe masy cząsteczkowe; do jej przeprowadzenia stosuje się katalizatory i czasem także wysokie ciśnienie

mer

najmniejszy powtarzający się w polimerze fragment łańcucha

inicjator polimeryzacji

wyodrębniona część mieszaniny odznaczająca się określonymi właściwościami fizycznymi

Bibliografia

Dudek‐Różycki K., Płotek M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków

Dudek‐Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

Rabek J. F., Polimery i ich zastosowania interdyscyplinarne, t. 1‐2, Warszawa 2020

Rabek J. F., Polimery. Otrzymywanie, metody badawcze, zastosowanie, Warszawa 2013.

Szlezyngier W., Brzozowski Z. K., Tworzywa Sztuczne - tworzywa ogólnego zastosowania, t. 1, Rzeszów 2012.

Gra edukacyjna

Polecenie 1

Rozwiąż quiz i sprawdź swoją wiedzę na temat polimerów.

Gra edukacyjna

Synteza polimerów

Jak dużo wiesz na temat syntezy polimerów? Weź udział w quizie, który sprawdzi Twoją wiedzę. Aby przejść do kolejnego poziomu trudności, najpierw musisz zaliczyć poprzedni. Powodzenia!

Poziom trudności:

łatwy

Limit czasu:

4 min

Twój ostatni wynik:

Uruchom

Polimer z kukurydzy?

Polecenie 1

Zapoznaj się z poniższymi informacjami na temat polimerów naturalnych, a następnie stwórz mapę myśli, która pozwoli Ci uporządkować zdobyte informacje.

Polimer z mąki?

Ze względu na rosnącą świadomość społeczną, związaną ze zmianą klimatu, oraz rosnące ceny surowców kopalnianych, naukowcy szukają alternatywnych surowców, z których można uzyskać polimery.

Bioplastiki

Polimery naturalne, które są wykonane bez produktów

petrochemicznych, np. na bazie celulozy, skrobi i naturalnych

gumowych materiałów. Niektóre z nich są całkowicie

biodegradowalne i wymagają mniej energii niż wytwarzanie

polimerów syntetycznych.

Źródło: manufacturingterms.com

PLA Ingeo™ – polilaktyd, jest wytwarzany przez polimeryzację cząsteczek kwasu mlekowego, otrzymanych w wyniku fermentacji cukrów roślinnych.

PE I'm green™ jest biopolimerem, wytworzonym z cukru trzcinowego. Ma takie same właściwości jak tradycyjny polietylen, a także jest recyklowalny, podobnie jak standardowe PE.

PA 4.10 EcoPaXX® od DSM jest w 70% produkowany z oleju rycynowego, otrzymanego z nasion rącznika pospolitego. Jego właściwości termiczne i mechaniczne osiągają wartości porównywalne do PA 66, ale ma o 30% niższą zdolność absorpcji wody.

Źródło zdjęć: www.pixabay.com, domena puliczna. Źródło artykułu: Resinex.com