Polimer

Termenul „polimer” se referă la o macromoleculă formată din mai multe molecule, fiind vorba de unul (sau chiar mai mulți) tip de atomi (sau direct grupuri de atomi). În acest context, multe dintre proprietățile chimice și fizice nu se schimbă atunci când eliminăm sau adăugăm una (sau mai multe) unități constitutive similare.

Polimerii moderni sunt astăzi creați de obicei cu ajutorul unui proces cunoscut sub numele de policondensare sau polimerizare.

Lucrul cheie în care diferă alte materiale de polimeri este așa-numita structură în lanțuri a tuturor moleculelor conținute – de obicei este vorba de structuri liniare lungi de atomi (sau grupuri de atomi) legate între ele, în care este vizibilă o anumită structură regulată. Aceasta poate (dar nu trebuie neapărat) să fie întreruptă ocazional din cauza ramificării (fiind așa-numiții polimeri grefați sau ramificați, sau direct așa-numitele rețele polimerice).

Informația de mai sus este importantă deoarece altfel am putea considera ca polimeri și diamantele (sau grafenul, care este astăzi foarte popular), deoarece au mase moleculare similare.

Pentru a avea informațiile complete – nu este de mult timp de când termenul de polimer se referea la substanțe macromoleculare formate din molecule cu formula Xn „(numărul n arăta de câte ori se repetă structura). Nu trebuie să uităm, însă, că astăzi sunt denumite polimeri și substanțele de origine nechimică explicită: cum ar fi acizii nucleici și diverși proteine. Acest lucru se întâmplă astăzi desigur pentru că structura moleculei lor constă dintr-un număr uriaș de elemente structurale foarte similare care se repetă constant.

Pentru a face domeniul chimiei moderne și al polimerilor mai ușor de interpretat, cercetătorii au decis să distingă clar și limpede lucrurile: de exemplu, toți polimerii care provin dintr-o bază biologică sunt astăzi incluși sub termenul de biopolimeri (sau substanțe biomacromoleculare). Un exemplu – cel mai cunoscut biopolymer este probabil celuloza, care conține aproximativ o mie de unități de glucoză. Acesta este și motivul pentru care celuloza are o masă moleculară relativ mare (aproximativ 200 de mii).

Exemple din practică de cei mai obișnuiți polimeri chimici

Probabil cel mai cunoscut reprezentant al polimerilor chimici obișnuiți este polietilena, care poate fi reprezentată astfel:

H―(CH2)n―H

sau:

H―(CH2―CH2)n―H

când cineva dorește să sublinieze că a fost formată prin polimerizarea etenului / etilenei.

Un alt polimer destul de bine cunoscut este așa-numitul polibutadien (este cel mai vechi cauciuc artificial):

H―(CH2―CH═CH―CH2)n―H

putem avea însă și polibutadien cu grupare hidroxil la final (HTPB), care arată astfel:

HO―(CH2―CH═CH―CH2)n―OH

Un alt bun exemplu de polimer modern (și deja nu complet simplu) este policlorura de vinil (PVC):

H―(CH2―CHCl)n―H

Ce structuri pot avea polimerii?

Toți polimerii menționați mai sus sunt structuri neramificate și drepte. Totuși, dacă vrem să cunoaștem un polimer mai complex, un bun reprezentant este cauciucul natural, probabil foarte bine cunoscut de toată lumea. Cauciucul natural se bazează pe unitatea monomerică a hidrocarburii izopren (sau poate folosi polistiren de proveniență sintetică).

Tot felul de polimeri pot bineînțeles să creeze nu doar substanțe simple și liniare. Chiar și între legăturile unităților monomerice pot să apară legături chimice – acelea creează structura tridimensională/planar specifică și de neconfundat a polimerului respectiv.

Toți polimerii pot, bineînțeles, să fie creați și din mai mult de un monomer, caz în care sunt numiți copolimeri. Moleculele lor pot și nu trebuie să aibă o structură regulată a unităților monomerice. Din acest punct de vedere, este evident că atât acizii nucleici, cât și proteinele sunt copolimeri clari.

Ce proprietăți mecanice au polimerii?

Cel mai important factor care interesează umanitatea în cazul tuturor polimerilor chimici sunt proprietățile lor mecanice și fizice. Acestea determină modul în care polimerul se va comporta în lumea macro și la scară mai mare.

• Rezistența la tracțiune – această proprietate determină cât de multă întindere suportă polimerul înainte să se rupă. Este un aspect foarte important, deoarece este de obicei factorul care contează cel mai mult. În general, se poate spune că rezistența la tracțiune a unui polimer crește odată cu lungimea lanțului sau cu apariția unei structuri mai complexe de tip rețea, ca în cazul celulozei.
• Modulul elastic – arată cât de elastic este un polimer specific. Este definit pentru fibre de o anumită lungime și grosime. Această valoare nu este fixă și se modifică semnificativ în funcție de temperatură.