Polümeer - mis tahes looduslike või sünteetiliste ainete klass, mis koosneb väga suurtest molekulidest, mida nimetatakse makromolekulideks ja mis on kordi lihtsamad keemilised ühikud, mida nimetatakse monomeerideks. Polümeerid moodustavad elusorganismides paljusid materjale, sealhulgas näiteks valke, tselluloosi ja nukleiinhappeid. Veelgi enam, need on selliste mineraalide nagu teemant, kvarts ja päevakivi ning selliste keemiliste materjalide nagu betoon, klaas, paber, plast ja kummid alus.
eluiga: polümeeride tootmine
Korduvatest monomeeridest (eespool nimetatud olulistest ehitusplokkidest) koosnevate pikaahelaliste molekulide moodustamine on
Sõna polümeer tähistab määratlemata arvu monomeerühikuid. Kui monomeeride arv on väga suur, nimetatakse seda ühendit mõnikord suureks polümeeriks. Polümeerid ei ole piiratud monomeeridega, millel on sama keemiline koostis või molekulmass ja struktuur. Mõned looduslikud polümeerid koosnevad ühte tüüpi monomeerist. Enamik looduslikest ja sünteetilistest polümeeridest koosneb siiski kahest või enamast erinevat tüüpi monomeerist; selliseid polümeere tuntakse kopolümeeridena.
Orgaanilistel polümeeridel on elusas elus oluline roll, pakkudes põhilisi konstruktsioonimaterjale ja osaledes elulistes eluprotsessides. Näiteks koosnevad kõigi taimede tahked osad polümeeridest. Nende hulka kuuluvad tselluloos, ligniin ja mitmesugused vaigud. Tselluloos on polüsahhariid, polümeer, mis koosneb suhkru molekulidest. Ligniin koosneb keerulisest kolmemõõtmelisest polümeeride võrgustikust. Puiduvaigud on lihtsa süsivesiniku isopreeni polümeerid. Veel üks tuttav isopreenpolümeer on kumm.
Muude oluliste looduslike polümeeride hulka kuuluvad valgud, mis on aminohapete polümeerid, ja nukleiinhapped, mis on nukleotiidide polümeerid - kompleksmolekulid, mis koosnevad lämmastikku sisaldavatest alustest, suhkrutest ja fosforhappest. Nukleiinhapped kannavad rakus geneetilist teavet. Tärklised, mis on taimedest saadavad olulised toidu energiaallikad, on looduslikud glükoosist koosnevad polümeerid.
Looduses leidub ka palju anorgaanilisi polümeere, sealhulgas teemanti ja grafiiti. Mõlemad koosnevad süsinikust. Teemandis on süsinikuaatomid ühendatud kolmemõõtmelises võrgus, mis annab materjalile selle kõvaduse. Grafiidis, mida kasutatakse määrdeainena ja pliiatsijuhtides, siduvad süsinikuaatomid tasapindades, mis võivad üksteise suhtes libiseda.
Sünteetilisi polümeere toodetakse erinevat tüüpi reaktsioonides. Paljusid lihtsaid süsivesinikke, näiteks etüleeni ja propüleeni, saab muuta polümeerideks, lisades kasvuahelale ühe monomeeri teise järel. Polüetüleen, mis koosneb korduvatest etüleenmonomeeridest, on liitpolümeer. Sellel võib olla kuni 10 000 monomeeri, mis on ühendatud pikkade mähistega ahelatesse. Polüetüleen on kristalne, poolläbipaistev ja termoplastiline, st pehmeneb kuumutamisel. Seda kasutatakse pindade katmiseks, pakendamiseks, vormitud osade valmistamiseks ning pudelite ja konteinerite tootmiseks. Polüpropüleen on samuti kristalne ja termoplastiline, kuid polüetüleenist kõvem. Selle molekulid võivad koosneda 50 000 kuni 200 000 monomeerist. Seda ühendit kasutatakse tekstiilitööstuses ja vormitud esemete valmistamiseks.
Muud liitpolümeerid hõlmavad polübutadieeni, polüisopreeni ja polükloropreeni, mis on kõik olulised sünteetiliste kummide tootmisel. Mõned polümeerid, näiteks polüstüreen, on klaasjas ja toatemperatuuril läbipaistvad, samuti termoplastsed. Polüstüreeni võib värvida mis tahes tooni ja seda kasutatakse mänguasjade ja muude plastist esemete valmistamisel.
Kui etüleeni üks vesinikuaatom asendatakse kloori aatomiga, tekib vinüülkloriid. See polümeriseerub polüvinüülkloriidiks (PVC), värvitu, kõva, sitke, termoplastiline materjal, mida saab valmistada mitmel kujul, sealhulgas vahud, kiled ja kiud. Etüleeni ja äädikhappe reageerimisel saadud vinüülatsetaat polümeriseerub amorfseteks pehmeteks vaikudeks, mida kasutatakse kattematerjalide ja liimidena. See kopolümeriseerub vinüülkloriidiga, saades suure termoplastsete materjalide perekonna.
Paljudel olulistel polümeeridel on karkassi ahelas lisaks süsiniku aatomitele ka hapniku või lämmastiku aatomid. Selliste hapnikuaatomitega makromolekulaarsete materjalide hulgas on polüatsetaalid. Lihtsaim polüatsetaal on polüformaldehüüd. Sellel on kõrge sulamistemperatuur ja see on kristalne ning vastupidav hõõrdumisele ja lahustite toimele. Atsetaalvaigud sarnanevad rohkem metalli kui mis tahes muu plastiga ja neid kasutatakse selliste masinaosade nagu hammasrattad ja laagrid tootmisel.
Lineaarset polümeeri, mida iseloomustab esterrühmade kordamine piki selgroo ahelat, nimetatakse polüestriks. Avatud ahelaga polüestrid on värvitu, kristalsed, termoplastsed materjalid. Kilede, vormitud esemete ja kiudude, näiteks Dacroni valmistamisel kasutatakse kõrge molekulmassiga (10 000 kuni 15 000 molekuli) inimesi.
Polüamiidid hõlmavad piimas leiduvaid looduslikult esinevaid valke kaseiini ja maisis leiduvat zeiini, millest valmistatakse plasti, kiude, liime ja katteid. Sünteetiliste polüamiidide seas on termoreaktiivsed karbamiidformaldehüüdvaigud. Neid kasutatakse vormitud esemete valmistamiseks ning tekstiili- ja paberiliimide ja katetena. Samuti on olulised polüamiidvaigud, mida tuntakse nailonidena. Need on tugevad, kuumuse ja hõõrdumise suhtes vastupidavad, mittepõlevad ja mittetoksilised ning võivad olla värvitud. Nende tuntuim kasutusala on tekstiilkiud, kuid neil on ka palju muid rakendusi.
Veel üks oluline sünteetiliste orgaaniliste polümeeride perekond koosneb uretaanrühma lineaarsetest kordustest. Polüuretaane kasutatakse elastaankiudude valmistamisel, mida tuntakse elastaanidena, ning kattealuste ja pehmete ja jäikade vahtude tootmisel.
Polümeeride erinev klass on orgaaniliste ja anorgaaniliste segude segud. Selle polümeeride perekonna kõige olulisemad esindajad on silikoonid. Nende selgroog koosneb vahelduvatest räni- ja hapnikuaatomitest, mille orgaanilised rühmad on ühendatud iga räni aatomiga. Madala molekulmassiga silikoonid on õlid ja määrded. Suurema molekulmassiga liigid on mitmekülgsed elastsed materjalid, mis jäävad väga madalatel temperatuuridel pehmeks ja kummiliseks. Samuti on need kõrgetel temperatuuridel suhteliselt stabiilsed.
Fluorosüsinikku sisaldavad polümeerid, mida nimetatakse fluoropolümeerideks, koosnevad süsiniku-fluori sidemetest, mis on väga stabiilsed ja muudavad ühendi lahustite suhtes vastupidavaks. Süsiniku-fluori sidumise olemus annab fluoropolümeeridele veelgi mittekleepuva kvaliteedi; see on kõige laiemalt ilmne polütetrafluoroetüleeni (PFTE) teflonil.
