Polimerizazio erreakzioa
Pendahuluan
Polimeroak monomero izeneko unitate errepikakorrez osatutako molekula handi eta luzez osatutako konposatu kimikoak dira. Polimerizazioa monomero hauek polimeroak osatzeko konbinatzen diren prozesu kimikoa da. Prozesu hau funtsezkoa da industria kimikoan eta hainbat material baliotsu sortzen laguntzen du, besteak beste, plastikoak, kautxua eta zuntz sintetikoak.
Artikulu honek polimerizazio-erreakzioen mekanismoak, motak eta aplikazioak deskribatzea du helburu. Polimerizazio-prozesuak hainbat mekanismoren bidez gerta daitezke, bi kategoria nagusirekin: gehikuntza-polimerizazioa eta kondentsazio-polimerizazioa.
Polimerizazio motak
Gehikuntza Polimerizazioa
Gehigarrizko polimerizazioa lotura bikoitzak edo hirukoitzak dituzten monomeroek erreakzionatzen duten prozesua da, azpiprodukturik sortu gabe polimero bat osatzeko. Polimerizazio mota honen bidez sortutako polimeroei gehigarrizko polimero deritze.
Urratsak:
1. Hasiera: Erreakzioa hasten da abiarazle batek monomeroetan lotura bikoitzak hautsi ditzaketen erradikal askeak, ioiak edo katalizatzaileak sortzen dituenean.
2. Hedapena: Sortutako erradikal edo ioi askeek monomeroekin erreakzionatzen dute, beste monomero batzuekin erreakziona dezaketen mutur aktibo berriak sortuz.
3. Amaiera: Erreakzioa gelditzen da bi erradikal aske elkartu eta lotura kobalente bat eratzen dutenean, edo beste mekanismo batek hedapena gelditzen duenean.
Kontua:
– Poli(etilenoa): Etileno monomeroak (C2H4) erradikal askeen kate baten bidez erreakzionatzen du poli(etilenoa) sortzeko.
– Poli(binil kloruroa) (PVC): Binil kloruro monomeroak (C2H3Cl) hasiera, hedapen eta amaiera bidez lotzen dira.
Kondentsaziozko polimerizazioa
Kondentsazio-polimerizazioak gutxienez bi talde funtzional erreaktibo dituzten monomeroak erabiltzen ditu eta polimero bat sortzen du azpiproduktu bat sortuz, hala nola ura edo metanola.
Urratsak:
1. Hasiera: Funtzio-talde erreaktiboak dituzten monomeroek elkarren artean erreakzionatzen dute.
2. Eraketa: Monomeroen arteko loturen eraketa, molekula arin askatuz batera, hala nola H2O edo HCl.
3. Katearen hazkundea: Prozesu hau monomeroak agortu arte edo erreakzio-baldintzak jada ez diren onak izan arte jarraitzen du.
Kontua:
– Nylon-6,6: Hexametilendiamina eta azido adipikoaren arteko erreakziotik egina, eta ura sortzen du azpiproduktu gisa.
– Poliesterra: Azido tereftalikoaren eta etilen glikolen arteko erreakziotik sortzen da, ura azpiproduktu gisa duelarik.
Polimerizazio Mekanismoa
Erradikal Askeen Polimerizazioa
Erradikal askeen polimerizazioa gehitze-polimerizazio mekanismo ohikoenetako bat da. Prozesu hau erradikal aske oso erreaktiboen eraketarekin hasten da, normalean termikoaren edo fotohasieraren bidez.
1. Hasiera: Hasierako molekulak, hala nola bentzoil peroxidoa edo azobisisobutironitriloa (AIBN), apurtzen dira erradikal askeak sortzeko.
\[ \text{(Oharra, AIBN) → 2 \cdot (Erradikala, )} \]
2. Hedapena: Erradikal askeak monomeroekin erreakzionatzen dute monomero erradikal hedatuak sortzeko:
\[ \text{(Erradikala + Monomeroa) → (R-Polimeroa)} \]
3. Amaiera: Bi erradikal aske elkartzen dira molekula ez-erradikal bat osatzeko eta kate-erreakzioa geldiarazteko:
\[ \text{(R + R ) → Ez-erradikalki produktiboa} \]
Polimerizazio ionikoa
Polimerizazio honek ioien (katioien edo anioien) eraketa dakar espezie erreaktibo gisa. Polimerizazio ionikoa bi mota nagusitan bana daiteke, hots:
– Polimerizazio kationikoa: Espezie kationiko bat erabiltzen du abiarazle gisa. Normalean talde elektroi-emaileak dituzten monomeroekin erabiltzen da, hala nola isobutilenoarekin.
– Polimerizazio anionikoa: ioi negatiboki kargatuak (anioiak) erabiltzen ditu hasieratzaile gisa. Elektroiak onartzen dituzten taldeak dituzten monomeroetan erabiltzen da, hala nola estirenoan.
Koordinazio-polimerizazioa
Polimerizazio mota hau trantsizio-metalen konplexu katalizatzaileek bitartekatzen dute, adibide bat polietileno eta polipropileno estereoerregularrak egiteko erabiltzen den Ziegler-Natta polimerizazioa izanik.
1. Katalizatzaileak: Trantsizio-metalak, hala nola titanio kloruroa, aluminio trietil (AlEt3) bezalako konposatu organometalikoekin batera erabiltzen dira.
2. Erreakzioa: Monomeroak metal konplexuaren posizio aktiboan konbinatzen dira.
Polimerizazio aplikazioak
Plastikozko Industria
Plastikoak dira polimero produktu ezagunenak eta erabilienak. Gehikuntza eta kondentsazio polimerizazio prozesuen bidez egiten dira. Plastikozko polimerizazio produktu ohikoenen adibideen artean daude polietilenoa, polipropilenoa, PVC eta PET (polietileno tereftalatoa). Plastikoak ontziak, jostailuak, hodiak eta beste hainbat kontsumo produktu fabrikatzeko erabiltzen dira.
Zuntz materiala
Nylona eta poliesterra bezalako zuntz sintetikoak kondentsazio-polimerizazioaren emaitza dira. Ehunak, arropa eta etxeko elementuak fabrikatzeko erabiltzen dira, hala nola alfonbrak eta sokak. Zuntzak askotan aukeratzen dira erresistentzia, urradura-erresistentzia eta elastikotasunagatik.
Kautxu sintetikoa
Kautxu sintetikoak, hala nola polibutadienoa eta estireno-butadienoa (SBR), dienoa duten monomeroen gehitze-polimerizazioaren produktuak dira. Kautxu hauek ibilgailuen pneumatikoen, zigiluen eta hainbat industria-aplikaziotan erabiltzen dira, urradurarekiko eta deformazioarekiko duten erresistentzia dela eta.
Epoxi erretxinak eta polimero termoegonkorrak
Epoxi erretxinak giro-tenperaturan edo berotzean gertatzen den kondentsazio-polimerizazioaren emaitza dira. Beroarekiko eta produktu kimikoekiko erresistentzia behar duten itsasgarrietan, pinturetan eta material konposatuetan erabiltzen dira. Polimero termoegonkor hauek ezin dira berriro urtu sendatu ondoren, polimero termoplastikoak ez bezala.
Biomedikoa
Aplikazio biomedikoetan erabiltzen diren polimeroen artean polilaktida (PLA) eta poli(tetrahidrofuranoa) (PTHF) daude, inplante biorresorbagarriak sortzeko erabiltzen direnak. Polimero hauek gorputzean biodegradatzeko diseinatuta daude, bigarren kirurgia bidezko erauzketa beharra murriztuz.
Material elektroaktiboak
Polimero elektroaktiboak eremu elektriko baten eraginpean forma aldatzen duten polimeroak dira, normalean aktuadoreetan eta sentsoreetan erabiltzen direnak. Adibide gisa, poli(3,4-etilendioxitiofenoa) (PEDOT) aipa daiteke, ukipen-pantailetan bezalako gailu elektronikoetan erabiltzen dena.
Ondorioa
Polimerizazio erreakzioak funtsezko prozesu kimikoak dira industria kimiko modernoan, eta gure eguneroko bizitza eraldatzen duten produktu eta aplikazio sorta zabalerako bidea irekitzen dute. Polimerizazio mekanismoak eta motak, baita haien aplikazioak ere, ulertuz gero, etorkizuneko beharretarako propietate hobetuak dituzten material berriak garatu ditzakegu. Gehikuntza polimerizazioak eta kondentsazio polimerizazioak bakoitzak zeregin berezia du material hauen eraketan, eta zientziak aurrera egiten jarraitzen du prozesu horiek optimizatzeko modu berriak aurkitzeko eta polimeroentzako aplikazio berritzaileak aurkitzeko.
