Pe scurt
Polimerii sunt macromolecule formate prin repetarea unor unități structurale numite monomeri, unite prin legături covalente. Există două mecanisme fundamentale de polimerizare: prin adiție (fără eliminare de molecule mici) și prin condensare (cu eliminare de molecule mici, precum apa). În contextul bacalaureatului, se cere recunoașterea tipurilor de polimeri, scrierea ecuațiilor reacțiilor de polimerizare și explicarea mecanismelor implicate.
Definiții și concepte de bază
- Polimerii sunt macromolecule formate prin repetarea unor unități structurale numite monomeri, unite prin legături covalente.
- Procesul de formare a polimerilor se numește polimerizare.
- Gradul de polimerizare reprezintă numărul de unități monomerice dintr-un lanț polimeric.
- Masa moleculară medie este un concept cheie în caracterizarea polimerilor.
- Polimerii pot fi liniari, ramificați sau reticulați, ceea ce le influențează proprietățile fizice (termodurabile vs. termoplastice).
Mecanismul polimerizării prin adiție
- În polimerizarea prin adiție, monomerii (de obicei alchene sau compuși cu duble legături) se adiționează succesiv fără eliminarea unor molecule mici.
- Reacția decurge în trei etape:
-
Inițierea – formarea unui centru activ (radicalic, ionic sau coordinativ)
- Propagarea – creșterea lanțului prin adiția repetată a monomerilor
- Terminarea – neutralizarea centrului activ prin combinare, disproporționare sau transfer de lanț
- Polietilena (PE)
- Polipropilena (PP)
- Polistirenul (PS)
- Clorura de polivinil (PVC)
Exemplul 1: Polimerizarea etilenei prin mecanism radicalic
- Reacția de inițiere: 2ROOH → 2RO· (peroxid)
- Propagare: RO· + CH₂=CH₂ → RO-CH₂-CH₂·, apoi adiția repetată a etilenei
- Terminare prin combinarea a doi radicali între ei
- Ecuația reacției: n CH₂=CH₂ → [-CH₂-CH₂-]ₙ
Exemplul 2: Polimerizarea clorurii de vinil pentru obținerea PVC
- n CH₂=CHCl → [-CH₂-CHCl-]ₙ
- Mecanismul este tot radicalic, iar monomerul este asimetric (adiția poate fi cap-coadă, predominant)
Mecanismul polimerizării prin condensare
- În polimerizarea prin condensare, monomerii bifuncționali (care au două grupe funcționale reactive) reacționează eliminând molecule mici (apă, alcool, amoniac etc.) și formând lanțuri polimerice.
- Exemple notabile:
- Poliesterii (de la acid tereftalic și etilenglicol)
- Poliamidele (nailon-6,6 de la hexametilendiamină și acid adipic)
- Poliuretanii
- Policarbonatii
Exemplul 3: Obținerea nailonului 6,6
- Prin policondensarea acidului adipic (HOOC-(CH₂)₄-COOH) cu hexametilendiamina (H₂N-(CH₂)₆-NH₂) cu eliminare de apă:
- n HOOC-(CH₂)₄-COOH + n H₂N-(CH₂)₆-NH₂ → [-CO-(CH₂)₄-CO-NH-(CH₂)₆-NH-]ₙ + (2n-1) H₂O
Clasificarea polimerilor
- Termoplastice (liniare/ramificate) – pot fi încălzite și remodelate
- Termodurabile (reticulate) – nu pot fi remodelate după întărire
- Polimeri naturali (celuloză, amidon, proteine) versus sintetici
Verifică-te!
- Care sunt cele trei etape ale polimerizării prin adiție?
- Ce diferențiază polimerizarea prin condensare de polimerizarea prin adiție?
- Ce reprezintă gradul de polimerizare și cum influențează proprietățile unui polimer?