Polima asilia - fomula na matumizi

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:42

Nyingi za vifaa vya leo vya ujenzi, dawa, vitambaa, vifaa vya nyumbani, vifungashio na vifaa vya matumizi ni polima. Hili ni kundi zima la misombo ambayo ina sifa za kutofautisha. Kuna mengi yao, lakini licha ya hili, idadi ya polima inaendelea kukua. Baada ya yote, kemia ya syntetisk kila mwaka hugundua vitu vipya zaidi na zaidi. Wakati huo huo, ilikuwa polima ya asili ambayo ilikuwa muhimu sana wakati wote. Ni nini molekuli hizi za kushangaza? Tabia zao ni nini na ni sifa gani? Tutajibu maswali haya katika kipindi cha makala.

Polima: sifa za jumla

Kwa mtazamo wa kemia, polima inachukuliwa kuwa molekuli yenye uzito mkubwa wa molekuli: kutoka elfu kadhaa hadi mamilioni ya vitengo. Walakini, pamoja na kipengele hiki, kuna kadhaa zaidi ambazo dutu zinaweza kuainishwa kwa usahihi kama polima za asili na za syntetisk. Hii ni:

vizio vya monomeriki vinavyojirudia kila mara ambavyo vimeunganishwa kupitia mwingiliano tofauti;
digrii ya polima (yaani idadi ya monoma) inapaswa kuwa nyingi sana.juu, vinginevyo kiwanja kitachukuliwa kuwa oligoma;
mwelekeo fulani wa anga wa macromolecule;
seti ya sifa muhimu za kimwili na kemikali ambazo ni za kipekee kwa kundi hili.

Kwa ujumla, dutu ya polima ni rahisi sana kutofautisha kutoka kwa nyingine. Mtu anapaswa kuangalia tu fomula yake ili kuielewa. Mfano wa kawaida ni polyethilini inayojulikana, inayotumiwa sana katika maisha ya kila siku na sekta. Ni bidhaa ya mmenyuko wa upolimishaji ambayo ethene ya hidrokaboni isiyo na maji au ethylene huingia. Majibu kwa ujumla yameandikwa kama ifuatavyo:

nCH₂=CH₂→(-CH-CH-) , wapi n ni kiwango cha upolimishaji wa molekuli, inayoonyesha ni vitengo vingapi vya monomeriki vilivyojumuishwa katika muundo wake.

Pia, kwa mfano, mtu anaweza kutaja polima asilia, ambayo inajulikana kwa kila mtu, ni wanga. Aidha, amylopectin, selulosi, protini ya kuku na vitu vingine vingi ni vya kundi hili la misombo.

Matendo yanayoweza kutengeneza makromolekuli ni ya aina mbili:

upolimishaji;
polycondensation.

Tofauti ni kwamba katika kesi ya pili, bidhaa za mwingiliano zina uzito mdogo wa molekuli. Muundo wa polima unaweza kuwa tofauti, inategemea atomi zinazounda. Miundo ya mstari hupatikana mara nyingi, lakini pia kuna matundu yenye sura tatu, ambayo ni changamano sana.

Tukizungumza kuhusu nguvu na mwingiliano unaoshikanisha vitengo vya monoma pamoja, basi tunaweza kutambua msingi kadhaa:

Van Der Waalsnguvu;
vifungo vya kemikali (covalent, ionic);
miingiliano ya kielektroniki.

Polima zote haziwezi kuunganishwa katika kategoria moja, kwa kuwa zina asili tofauti kabisa, mbinu ya uundaji na hufanya kazi tofauti. Tabia zao pia hutofautiana. Kwa hiyo, kuna uainishaji unaokuwezesha kugawanya wawakilishi wote wa kundi hili la vitu katika makundi tofauti. Huenda ikatokana na ishara kadhaa.

Uainishaji wa polima

Ikiwa tutachukua kama msingi utungaji wa ubora wa molekuli, basi dutu zote zinazozingatiwa zinaweza kugawanywa katika makundi matatu.

Hai - hizi ni zile zinazojumuisha atomi za kaboni, hidrojeni, salfa, oksijeni, fosforasi, naitrojeni. Hiyo ni, vipengele hivyo ambavyo ni biogenic. Kuna mifano mingi: polyethilini, kloridi ya polyvinyl, polypropen, viscose, nailoni, polima asilia - protini, asidi nucleic na kadhalika.
Elementalorganic - zile zinazojumuisha kipengele cha ziada cha isokaboni na kisicho biolojia. Mara nyingi ni silicon, alumini au titani. Mifano ya macromolecules kama haya: glasi hai, polima za glasi, nyenzo za mchanganyiko.
Inorganic - mnyororo unatokana na atomi za silicon, sio kaboni. Radicals pia inaweza kuwa sehemu ya matawi ya upande. Waligunduliwa hivi karibuni, katikati ya karne ya 20. Inatumika katika dawa, ujenzi, uhandisi na tasnia zingine. Mifano: silikoni, mdalasini.

Ukitenganisha polima kwa asili, unawezachagua tatu kati ya vikundi vyao.

Polima asilia, ambazo matumizi yake yamekuwa yakitekelezwa sana tangu zamani. Hizi ni macromolecules vile, kwa uumbaji ambao mtu hakufanya jitihada yoyote. Ni bidhaa za athari za asili yenyewe. Mifano: hariri, pamba, protini, asidi nucleic, wanga, selulosi, ngozi, pamba, n.k.
Bandia. Hizi ni macromolecules ambazo zinaundwa na mwanadamu, lakini kulingana na analogues asili. Hiyo ni, mali ya polima ya asili iliyopo tayari inaboreshwa na kubadilishwa. Mifano: raba bandia, raba.
Sintetiki - hizi ni polima katika uundaji ambao ni mtu pekee anayeshiriki. Hakuna analogi za asili kwao. Wanasayansi wanatengeneza mbinu za usanisi wa nyenzo mpya ambazo zingeboresha sifa za kiufundi. Hivi ndivyo misombo ya sintetiki ya polima ya aina mbalimbali huzaliwa. Mifano: polyethilini, polipropen, viscose, nyuzinyuzi za acetate, n.k.

Kuna kipengele kimoja zaidi ambacho kinasimamia mgawanyo wa dutu zinazozingatiwa katika vikundi. Hizi ni reactivity na utulivu wa joto. Kuna aina mbili za kigezo hiki:

thermoplastic;
thermoset.

Ya kale zaidi, muhimu na hasa yenye thamani bado ni polima asilia. Tabia zake ni za kipekee. Kwa hivyo, tutazingatia zaidi aina hii mahususi ya molekuli kuu.

Dutu gani ni polima asilia?

Ili kujibu swali hili, hebu kwanza tuangalie karibu nasi. Ni nini kinachotuzunguka?Viumbe hai vinavyotuzunguka ambavyo hulisha, kupumua, kuzaliana, kuchanua na kutoa matunda na mbegu. Na wanawakilisha nini kutoka kwa mtazamo wa Masi? Hivi ni viunganishi kama:

protini;
asidi nucleic;
polisakaridi.

Kwa hivyo, kila misombo hii ni polima asilia. Kwa hivyo, zinageuka kuwa maisha karibu nasi yapo tu kwa sababu ya uwepo wa molekuli hizi. Tangu nyakati za zamani, watu wametumia udongo, mchanganyiko wa kujenga na chokaa ili kuimarisha na kuunda nyumba, kusuka uzi kutoka kwa pamba, na kutumia pamba, hariri, pamba na ngozi ya wanyama ili kuunda nguo. Polima za kikaboni ziliandamana na mwanadamu katika hatua zote za malezi na ukuaji wake na kwa njia nyingi zilimsaidia kufikia matokeo tuliyo nayo leo.

Nature yenyewe ilitoa kila kitu kufanya maisha ya watu kuwa ya kustarehesha iwezekanavyo. Baada ya muda, mpira uligunduliwa, mali zake za ajabu zilifafanuliwa. Mwanadamu amejifunza kutumia wanga kwa madhumuni ya chakula, na selulosi kwa madhumuni ya kiufundi. Camphor pia ni polima ya asili, ambayo pia inajulikana tangu nyakati za kale. Resini, protini, asidi nucleic zote ni mifano ya michanganyiko inayozingatiwa.

Muundo wa polima asilia

Si viwakilishi vyote vya aina hii ya dutu vina muundo sawa. Kwa hivyo, polima za asili na za syntetisk zinaweza kutofautiana sana. Molekuli zao zimeelekezwa kwa namna ambayo ni ya manufaa zaidi na rahisi kuwepo kutoka kwa mtazamo wa nishati. Wakati huo huo, aina nyingi za asili zinaweza kuvimba na muundo wao hubadilika katika mchakato. Kuna anuwai kadhaa za kawaida za muundo wa mnyororo:

mstari;
tawi;
umbo la nyota;
gorofa;
mesh;
mkanda;
umbo la kuchana.

Wawakilishi bandia na sintetiki wa molekuli kuu zina wingi mkubwa sana, idadi kubwa ya atomi. Wao huundwa na mali maalum maalum. Kwa hiyo, muundo wao ulipangwa awali na mwanadamu. Polima asili mara nyingi huwa za mstari au zimewekwa tena katika muundo.

Mifano ya makromolekuli asilia

Polima asilia na bandia zimekaribiana sana. Baada ya yote, ya kwanza inakuwa msingi wa uumbaji wa pili. Kuna mifano mingi ya mabadiliko kama haya. Hizi hapa baadhi yake.

Plastiki ya kawaida ya maziwa-nyeupe ni bidhaa inayopatikana kwa kutibu selulosi na asidi ya nitriki kwa kuongeza kafuri asili. Mmenyuko wa upolimishaji husababisha polima inayotokana na kuganda na kuwa bidhaa inayotakikana. Na plasticizer - camphor, huifanya iwe na uwezo wa kulainika inapopashwa moto na kubadilisha umbo lake.
Hariri ya acetate, nyuzinyuzi za shaba-ammonia, viscose zote ni mifano ya nyuzi hizo, nyuzi zinazopatikana kutoka kwa selulosi. Vitambaa vilivyotengenezwa kwa pamba ya asili na kitani sio muda mrefu, sio shiny, kwa urahisi wrinkled. Lakini analogi zao za bandia hazina mapungufu haya, ambayo hufanya matumizi yao kuvutia sana.
Mawe Bandia, vifaa vya ujenzi, mchanganyiko, vibadala vya ngozi niTazama pia mifano ya polima zinazotokana na malighafi asilia.

Dutu hii, ambayo ni polima asilia, inaweza pia kutumika katika umbo lake halisi. Pia kuna mifano mingi kama hii:

rosini;
amber;
wanga;
amylopectin;
selulosi;
manyoya;
pamba;
pamba;
hariri;
cement;
udongo;
chokaa;
protini;
asidi nucleic na kadhalika.

Ni wazi, aina ya misombo tunayozingatia ni mingi sana, muhimu kivitendo na muhimu kwa watu. Sasa hebu tuangalie kwa karibu wawakilishi kadhaa wa polima asilia, ambazo zinahitajika sana kwa sasa.

Hariri na pamba

Mchanganyiko wa polima asilia ya hariri ni changamano, kwa sababu muundo wake wa kemikali unaonyeshwa na viambajengo vifuatavyo:

fibroin;
sericin;
nta;
mafuta.

Protini kuu yenyewe, fibroin, ina aina kadhaa za amino asidi. Ukifikiria msururu wake wa polipeptidi, basi itaonekana kitu kama hiki: (-NH-CH₂-CO-NH-CH(CH₃)- CO-NH-CH₂-CO-)_n. Na hii ni sehemu yake tu. Ikiwa tunafikiria kuwa molekuli ngumu ya protini ya sericin imeunganishwa kwa muundo huu kwa msaada wa vikosi vya van der Waals, na kwa pamoja huchanganywa katika muundo mmoja na nta na mafuta, basi ni wazi kwa nini ni ngumu kuonyesha fomula. ya hariri ya asili.

Kwa leoLeo, wengi wa bidhaa hii hutolewa na China, kwa sababu katika maeneo yake ya wazi kuna makazi ya asili kwa mtayarishaji mkuu - silkworm. Hapo awali, kuanzia nyakati za kale, hariri ya asili ilithaminiwa sana. Ni watu mashuhuri tu, matajiri walioweza kumudu nguo kutoka humo. Leo, sifa nyingi za kitambaa hiki huacha kuhitajika. Kwa mfano, ina sumaku nyingi na imekunjwa, kwa kuongeza, inapoteza mwangaza wake na inafifia kutokana na kufichuliwa na jua. Kwa hivyo, viiinishi vya bandia vinavyotokana nayo vinatumika zaidi.

Sufu pia ni polima asilia, kwani ni takataka ya ngozi na tezi za mafuta za wanyama. Kulingana na bidhaa hii ya protini, nguo za knit hutengenezwa, ambazo, kama hariri, ni nyenzo muhimu.

Wanga

Wanga wa polima asilia ni takataka ya mimea. Wanaizalisha kama matokeo ya mchakato wa photosynthesis na kujilimbikiza katika sehemu tofauti za mwili. Muundo wake wa kemikali:

amylopectin;
amylose;
alpha-glucose.

Muundo wa anga wa anga una matawi mengi, hauna mpangilio. Shukrani kwa amylopectini iliyojumuishwa katika muundo, ina uwezo wa kuvimba ndani ya maji, na kugeuka kuwa kinachojulikana kuweka. Suluhisho hili la colloidal hutumiwa katika uhandisi na tasnia. Dawa, tasnia ya chakula, utengenezaji wa viambatisho vya karatasi pia ni maeneo ya matumizi ya dutu hii.

Kati ya mimea iliyo na kiwango cha juu zaidi cha wanga, tunaweza kutofautisha:

mahindi;
viazi;
mchele;
ngano;
mihogo;
shayiri;
buckwheat;
ndizi;
mtama.

Kulingana na biopolymer hii, mkate huokwa, pasta hutengenezwa, kissels, nafaka na bidhaa nyingine za chakula hupikwa.

Makunde

Kwa mtazamo wa kemia, dutu hii ni polima, muundo wake unaonyeshwa na fomula (C₆H_{5 O} 5₎ _{. Kiungo cha monomeri katika mnyororo ni beta-glucose. Maeneo makuu ya maudhui ya selulosi ni kuta za seli za mimea. Ndio maana kuni ni chanzo muhimu cha kiwanja hiki.}

Selulosi ni polima asilia ambayo ina muundo wa anga. Hutumika kuzalisha aina zifuatazo za bidhaa:

bidhaa za karatasi na karatasi;
manyoya bandia;
aina mbalimbali za nyuzi bandia;
pamba;
plastiki;
unga usio na moshi;
vipande vya filamu na kadhalika.

Ni wazi, umuhimu wake kiviwanda ni mkubwa. Ili kiwanja kilichopewa kitumike katika uzalishaji, lazima kwanza kitolewe kutoka kwa mimea. Hii inafanywa kwa kupikia kuni kwa muda mrefu katika vifaa maalum. Usindikaji zaidi, pamoja na reagents kutumika kwa digestion, kutofautiana. Kuna njia kadhaa:

sulfite;
nitrate;
sodiamu;
sulfate.

Baada ya matibabu haya, bidhaa bado inauchafu. Inategemea lignin na hemicellulose. Ili kuwaondoa, wingi hutiwa klorini au alkali.

Katika mwili wa binadamu hakuna vichocheo kama hivyo vya kibayolojia ambavyo vinaweza kuharibu biopolymer hii changamano. Walakini, wanyama wengine (wanyama wa mimea) wamezoea hii. Wana bakteria fulani kwenye tumbo lao ambao huwafanyia. Kwa kurudi, microorganisms hupokea nishati kwa maisha na makazi. Aina hii ya symbiosis ni ya manufaa sana kwa pande zote mbili.

Mpira

Hii ni polima asilia yenye umuhimu wa kiuchumi. Ilielezewa kwanza na Robert Cook, ambaye aliigundua katika moja ya safari zake. Ilifanyika hivi. Baada ya kufika kwenye kisiwa kinachokaliwa na wenyeji asiowajua, alipokelewa kwa ukarimu nao. Umakini wake ulivutiwa na watoto wa eneo hilo ambao walikuwa wakicheza na kitu kisicho cha kawaida. Mwili huu wa duara ulirusha sakafu na kuruka juu juu, kisha ukarudi.

Baada ya kuwauliza wakazi wa eneo hilo kuhusu kichezeo hiki kilitengenezwa na nini, Cook alijifunza kwamba juisi ya mti mmoja, hevea, hukauka kwa njia hii. Baadaye sana iligunduliwa kuwa hii ndiyo biopolymer ya mpira.

Asili ya kemikali ya kiwanja hiki inajulikana - ni isoprene ambayo imepitia upolimishaji asilia. Fomula ya mpira ni (С₅Н₈) . Sifa zake zinazoifanya kuzingatiwa sana ni kama ifuatavyo:

mwepesi;
sugu ya kuvaa;
uhamishaji umeme;
stahimili maji.

Hata hivyo, kuna hasara pia. Katika baridi, inakuwa brittle na brittle, na katika joto, inakuwa fimbo na viscous. Ndio maana ikawa muhimu kuunganisha analogi za msingi wa bandia au wa syntetisk. Leo, rubbers hutumiwa sana kwa madhumuni ya kiufundi na viwanda. Bidhaa muhimu zaidi kulingana nazo:

raba;
ebonites.

Amber

Ni polima asilia, kwa sababu katika muundo wake ni utomvu, umbo lake la kisukuku. Muundo wa anga ni polima ya sura ya amofasi. Inawaka sana na inaweza kuwashwa na moto wa mechi. Ina mali ya luminescence. Hii ni ubora muhimu sana na wa thamani ambayo hutumiwa katika kujitia. Vito vinavyotokana na kaharabu ni vyema sana na vinahitajika sana.

Aidha, biopolymer hii pia inatumika kwa madhumuni ya matibabu. Pia hutumika kutengeneza sandpaper, mipako ya varnish kwa nyuso mbalimbali.