Clasificarea compusilor macromoleculari
Clasificarea compusilor macromoleculari se poate face dupa criterii foarte variate.
Dupa conditiile de obtinere se deosebesc:
- compusi macromoleculari naturali, ca de exemplu cauciucul natural, gutaperca (hidrocarburi ); celuloza amidonul, glicogenul (polizaharide) ; cazeina ,gelatina, hemoglobina (proteine).
- compusi macromoleculari artificiali , care se obtin prin modificarea chimica a celor naturali . Exemple sint viscoza sau celuloidul (care se obtin din celuloza), galalitul (care se obtin din cazeina).
- compusi macromoleculari sintetici , care se obtin din substante cu molecule mici. . Exemple sint cauciucurile de sinteza , materiale plastice, firele si fibrele sintetice.
Dupa structura macromoleculelor se deosebesc:
- polimeri cu structura liniara in care fiecare macromolecula este alcatuita dintr-o catena filiforma;
- polimeri cu structura ramificata la care macromoleculele sint formate din catene ramificate;
- polimeri cu structura reticulara sau tridimensionala la care catenele sint legate intre ele chimic prin punti constituite din meri sau alti agenti de legatura formand un gen de carcasa spatiala.
Dupa tipul reactiei de formare a compusului macromolecular se deosebesc reactii de polimerizare si reactii de policondensare.
Dupa proprietatile termomecanice produsii macromoleculari se impart in:
- Elastomeri sau cauciucuri, care manifesta o mare elasticitate la temperatura obisnuita;
- materiale plastice, care pot fi prelucrate la formare la cald in vederea obtinerii pieselor rigide de forma dorita;
- fire sau fibre, adica compusii macromoleculari ce pot fi filati in vederea obtinerii monofirelor sau fibrelor rezistente la tractiune mecanica sau efecte termice.
Dupa comportarea la incalzire materialele plastice pot fi grupate in:
- materiale termoplastice, care pot fi supuse la inmuieri sau topiri repetate, fara sa fie transformate din punct de vedere chimic. De aceea pot fi prelucrate la cald prin diferite procedee (injectarea, presare, extrudere etc. ),
- materiale termoreactive care prin incalzire se inmoaie un timp, dupa care se solidifica inca la cald, adica devin termorigide.
Mecanismele reactiilor de polimerizare. Reactiile de polimerizare se desfasoara dupa mecanisme diferite, care decurg insa toate prin reactii de aditii moleculare.
Dimerii, trimerii , tetramerii , adica compusii cu grad mic de polimerizare, pot fi considerati rezultati prin urmatoarea reactie bimoleculara; doua molecule de monomer, in urma ciocnirii intre ele, formeaza o molecula de dimer, care, prin ciocnire cu o molecula de monomer, trece intr-un trimer etc. Acest mecanism de polimerizare se numeste pas cu pas sau prin reactii consecutive. Avand in vedere ca, pe de o parte, pentru formarea unui trimer este necesar ca dimerul sa se gaseasca intr-o concentratie relativ mare, iar pe de alta parte, pe masura formarii acestor polimeri, concentrati in monomer scade, rezulta ca dupa acest mecanism nu se pot forma compusi macromoleculari , ci numai compusi cu grad mic de polimerizare. O alchena care polimerizeaza dupa acest mecanism este izobutena. Prin dimerizarea izobutenei rezulta diizobutena, mai exact un amestec de doua diizobutene:
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH2
CH2=C + CH 2 = C CH3 -C - CH =C + CH3 -C -CH2-C
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
Reactia este catalizata de acizi tari. Se considera ca protonul acidului se aditioneaza la unul din atomii de carbon ai dublei legaturi, celalalt atom de carbon dobandind astfel o sarcina pozitiva. Acest carbocation rezultat poate aditiona o alta molecula de alchena cu formarea unui carbocation de dimer:
CH3 CH3
H+H2C=C H3C C
CH3 CH3
1.
CH3 CH3 CH3 CH3
H3C =C + H2C = C H3C-C - CH2=C
CH3 CH3 CH3 CH3
Care se stabilizeaza prin expulzarea unui proton de la un atom de carbon vecin atomului de carbon pozitiv. Aceasta se poate realiza pe doua cai:
CH3 CH3 CH3 CH3 CH2
CH2=C + CH 2 = C H+CH3 - C-CH + CH3 -C-CH2-C
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
(Protonul cedat de carbocation este preluat de anionul catalizatorului)
Dintre achene , cel mai usor polimerizeaza in modul acesta cele de tipul H2C=CR2, unde R reprezinta un radical alchil, ca de exemplu izobutena. Mai greu polimerizeaza alchenele de tipul H2C=CHR, ca de exemplu propena.
Compusii macromoleculari se formeaza prin reactii inlantuite. Transformarea moleculelor de monomer intr-o stare activa, capabila sa initieze o reactie inlantuita, se poate realiza pe doua cai:
a) scindarea homolitica a legaturi , care duce la transformarea moleculelor de monomer in radical;
b) deplasarea heterolitica a electronilor , care duce la transformarea moleculelor de monomer in ioni.
0Procesul de polimerizare care se desfasoara prin reactii inlatuite de natura radicalica cuprinde etapele:
Reactia de initiere transforma moleculele de monomer in radicali liberi. Ea se poate realiza pe cale termica pe cale fotochimica, dar mai ales cu radicali liberi obtinuti prin scindare unor substante chimice. Aceste substante capabile sa scindeze in radicali liberi se numesc initiatori. Ei pot fi de natura diferita: peroxizi, hidroperoxizi, peracizi, azoderivati, etc. Radicalii liberi obtinuti in urma scindarii moleculelor de initiator, avind reactivitate mare, se aditioneaza cu usurinta de o molecula de monomer, formand un radical liber. Notind cu X radicalul provenit prin scindarea initiatorului , reactia de initiere este:
