Hemija polimera

Hemija polimerailimakromolekulska hemijaje multidisciplinarnanaukakoja se bavihemijskom sintezomihemijskim svojstvima polimerailimakromolekula.^[1]IUPACdefiniše polimere^[2]^[3]kao pojedinačne molekulske lance i kao domenhemije.Makroskopska svojstva polimernih materijala izučavafizika polimera.

Polimeri se formirajupolimerizacijom monomera.Polimer se hemijski opisuje u vidu njegovogstepena polimerizacije,distribucije molarne mase,taktičnosti,distribucijekopolimera,stepenagrananja,po njegovimkrajnjim grupama,ukrštenim vezama,kristalnostii termalnim svojstvima kao što su njegovatemperatura staklene tranzicijeitemperatura topljenja.Rastvorenipolimeri imaju posebne karakteristike u pogledurastvorljivosti,viskozitetaigelacije.

Principi i metode koji se koriste u hemiji polimera takođe su primenljivi u širokom spektru drugih hemijskih poddisciplina kao što suorganska hemija,analitička hemijaifizička hemija.Mnogi materijali imaju polimerne strukture, od potpuno neorganskihmetalaikeramikedoDNKi drugihbioloških molekula,međutim, polimerna hemija se obično odnosi na kontekstsintetičkih,organskih kompozicija.Sintetičkipolimeri su sveprisutni u komercijalnim materijalima i proizvodima za svakodnevnu upotrebu, obično se nazivajuplastikaiguma,i glavne su komponentekompozitnihmaterijala. Hemija polimera se takođe može uključiti u šira poljanauke o polimerimaili čaknanotehnologije,a obe se mogu opisati tako da obuhvatajufiziku polimeraipolimerno inženjerstvo.^[4]^[5]^[6]^[7]

Istorija[уреди|уреди извор]

RadHenrija Brakonota1777. i radKristijana Šonbajna1846. doveli su do otkrićanitroceluloze,koja je, tretiranakamforom,proizvodilaceluloid.Rastvorena uetruiliacetonu,postajekolodijum,koji se odGrađanskog rata u SADkoristio kao zavoj zarane.Celulozni acetatje prvi put pripremljen 1865. Godine 1834-1844 otkriveno je da se svojstva gume (poliizoprena) znatno poboljšavaju zagrevanjem sasumporom,čime je započet procesvulkanizacije.

Godine 1884,Hiler de Šardonepokrenuo je prvu fabriku veštačkihvlakanana bazi regenerisanecelulozeiliviskoznog rajona,kao zamenu zasvilu,ali je bila veoma zapaljiva.^[8]Godine 1907,Leo Bakelandje izumio prvi polimer napravljen nezavisno od produkataorganizama,termoreaktivnusmolufenol-formaldehidazvanubakelit.Otprilike u isto vreme,Herman Luksje izvestio o sinteziaminokiselinskih N-karboksianhidridai njihovih produkata velike molekulske mase nakon reakcije sa nukleofilima, ali je prestao da ih naziva polimerima, verovatno zbog čvrstih stavova koje je zastupaoEmil Fišer,njegov direktni nadzornik, negirajući mogućnost da bilo koji kovalentni molekul prelazi 6.000 daltona.^[9]Celofanje izumio Žok Brandenberger 1908. godine, koji je tretirao listove viskoznog rajonakiselinom.^[10]

Vodeće figure u hemiji polimera
Herman Štaudinger,otac hemije polimera
Volas Karoters,izumitelj najlona.
Stefani Luiza Kvolek,izumiteljkakevlara.

Strukture nekih električnoprovodljivih polimera:poliacetilen;polifenilen vinilen;polipirol(X = NH) ipolitiofen(X = S); ipolianilin(X = NH/N) ipolifenilen sulfid(X = S).

Strukturapolidimetilsiloksana,koja ilustruje polimer sa neorganskom osnovom.

HemičarHerman Štaudingerprvi je predložio da se polimeri sastoje od dugih lanacaatomadržanih zajednokovalentnim vezama,koje je nazvaomakromolekulama.Njegov rad je proširio hemijsko razumevanje polimera, a zatim je usledilo proširenje polja hemije polimera tokom kojeg su izumljeni takvi polimerni materijali kao što su neopren, najlon i poliester. Pre Štaudingera, smatralo se da su polimeri nakupine malihmolekula(koloida), bez određenemolekulske težine,koje drži zajedno nepoznatasila.Štaudinger je dobioNobelovu nagradu za hemiju1953.Volas Karotersje 1931. godine izumeo prvusintetičku gumunazvanuneopren,prvipoliester,a 1935. izumio jenajlon,pravu zamenu svile.Pol Florije dobioNobelovu nagradu za hemiju1974. za svoj rad na polimernim konfiguracijamaslučajnih zavojnicau rastvoru tokom 1950-ih.Stefani Kvolekje razvila jearamidiliaromatičninajlon po imenukevlar,patentiran 1966.Karl ZigleriĐulio Natadobili su Nobelovu nagradu za otkrićekatalizatoraza polimerizacijualkena.Alan Dž. Higer,Alan MakdajrmidiHideki Širakavadobili su 2000. Nobelovu nagradu za hemiju za razvojpoliacetilenai srodnih provodljivih polimera.^[11]Sam poliacetilen nije našao praktičnu primenu, ali su seorganske svetleće diode(OLED) pojavile kao jedna od primena provodnih polimera.^[12]

Nastavni i istraživački programi iz hemije polimera uvedeni su tokom 1940-ih. Institut za makromolekularnu hemiju osnovan je 1940. godine u Frajburgu u Nemačkoj pod upravom Štaudingera. U Americi jeHerman Markosnovao Institut za istraživanje polimera (PRI) 1941. godine naPolitehničkom institutu u Bruklinu(sada Politehnički institut NYU).

Polimeri i njihova svojstva[уреди|уреди извор]

Polimerisu jedinjenja velike molekulske mase nastalapolimerizacijom monomera.Jednostavni reaktivni molekul iz kojeg su izvedene ponavljajuće strukturne jedinice polimera naziva se monomer.Polimerse može opisati na mnogo načina: njegovomstepenu polimerizacije,raspodeli molarne mase,taktičnosti,raspodelikopolimera,stepenugrananja,premakrajnjim grupama,ukrštenim vezama,kristaliničnostii termalnim svojstvima, poputtemperature staklastog prelazai temperature topljenja.Polimeriurastvoruimaju posebne karakteristike u pogledurastvorljivosti,viskoznostiigeliranja.Ilustrativno za kvantitativne aspekte hemije polimera, posebna pažnja se posvećuje prosečnim brojevima iprosečnim molekulskim težinama $M_{n}$ i $M_{w}$ ,respektivno.
$M_{n}={\frac {\sum M_{i}N_{i}}{\sum N_{i}}},\quad M_{w}={\frac {\sum M_{i}^{2}N_{i}}{\sum M_{i}N_{i}}},\quad$

Formiranje i svojstva polimera su racionalizovana u mnogim teorijama, uključujućiŠojčens-Flirovuteoriju,Flori-Haginsovuteoriju rešenja,Kosi-Arlmanovmehanizam, teorijupolimernih polja,Hofmanovu teoriju nukleacije,Flori-Stokmakerovuteoriju i mnoge druge.

Klasifikacija[уреди|уреди извор]

Poreklo[уреди|уреди извор]

Polimerise prema svom poreklu mogu podeliti nabiopolimereisintetičke polimere.Svaka od ovih klasa jedinjenja može se podeliti u specifičnije kategorije u odnosu na njihovu upotrebu i svojstva. Biopolimeri su strukturni i funkcionalni materijali koji sačinjavaju većinu organskih materija u organizmima. Jedna od glavnih klasa biopolimera suproteinikoji su izvedeni izaminokiselina.Polisaharidi,kao što suceluloza,hitiniskrob,su biopolimeri izvedeni iz šećera.DNKiRNK polinukleinske kiselinesu izvedene iz fosforilisanih šećera vezanih za nukleotide koji nose genetske informacije.

Sintetički polimerisu strukturni materijali koji se manifestuju uplastici,sintetičkim vlaknima,bojama,građevinskim materijalima,nameštaju,mehaničkim delovima ilepkovima.Sintetički polimeri se mogu podeliti natermoplastične polimereitermoreaktivne plastike.Termoplastični polimeri uključujupolietilen,teflon,polistiren,polipropilen,poliestar,poliuretan,poli (metil metakrilat),polivinilhlorid,najloneirajon.Termoreaktivna plastika uključujevulkaniziranu gumu,bakelit,kevlaripoliepoksid.Skoro svi sintetički polimeri potiču odpetrohemikalija.

Viskoznost[уреди|уреди извор]

Kako se polimeri produžavaju i njihova molekularna težina raste, takoviskoznostpolimera u njihovom rastvorenom i tečnom stanju takođe raste. Stoga izmerena viskoznost sintetizovanih polimera može pružiti dragocene informacije o prosečnoj dužini polimera, toku reakcija i na koje se načine polimer grana.^[13]

Tehnike[уреди|уреди извор]

Otkriveno je mnogo različitih tehnika sinteze polimera.

Spisak uobičajenih tehnika[уреди|уреди извор]

Neorganska sinteza polimera[уреди|уреди извор]

Sinteza biopolimera[уреди|уреди извор]

Vidi još[уреди|уреди извор]

Reference[уреди|уреди извор]

^Ravve, Abe (2000).Principles of Polymer Chemistry(Second изд.). Plenum Publishing.ISBN 978-0-306-46368-6.
^„Macromolecule”.IUPAC.Приступљено5. 9. 2011.
^„Polymer”.IUPAC.Приступљено5. 9. 2011.
^„The Macrogalleria: A Cyberwonderland of Polymer Fun”.www.pslc.ws(на језику: енглески).Приступљено2018-08-01.
^Young, R. J. (1987)Introduction to Polymers,Chapman & HallISBN 0-412-22170-5
^Odian, George G.Principles of polymerization(Fourth изд.). Hoboken, N.J.ISBN 9780471478751.OCLC 54781987.
^Moretto, Hans-Heinrich; Schulze, Manfred; Wagner, Gebhard (2000). „Silicones”.Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.Weinheim: Wiley-VCH.ISBN 978-3-527-30385-4.doi:10.1002/14356007.a24_057.
^„The Early Years of Artificial Fibres”.The Plastics Historical Society.Приступљено2011-09-05.
^Kricheldorf, Hans, R. (2006), „Polypeptides and 100 Years of Chemistry of α-Amino Acid N-Carboxyanhydrides”,Angewandte Chemie International Edition,45(35): 5752—5784,PMID 16948174,doi:10.1002/anie.200600693
^„History of Cellophane”.about.com. Архивирано изоригинала02. 06. 2020. г.Приступљено2011-09-05.
^„The Nobel Prize in Chemistry 2000”.Приступљено2009-06-02.
^Friend, R. H.; Gymer, R. W.; Holmes, A. B.; Burroughes, J. H.; Marks, R. N.; Taliani, C.; Bradley, D. D. C.; Santos, D. A. Dos; Brdas, J. L.; Lgdlund, M.; Salaneck, W. R. (1999). „Electroluminescence in conjugated polymers”.Nature.397(6715): 121—128.Bibcode:1999Natur.397..121F.doi:10.1038/16393.
^„Viscosity of Polymer Solutions”.polymerdatabase.com.Приступљено2019-03-05.

Literatura[уреди|уреди извор]

Cowie, J. M. G. (John McKenzie Grant) (1991).Polymers: chemistry and physics of modernmaterials.Glasgow: Blackie.ISBN 978-0-412-03121-2.
Hall, Christopher (1989).Polymer materials(2nd изд.). London; New York: Macmillan.ISBN 978-0-333-46379-6.
Rudin, Alfred (1982).The elements of polymer science andengineering.Academic Press.ISBN 978-0-12-601680-2.
Wright, David C. (2001).Environmental Stress Cracking of Plastics.RAPRA.ISBN 978-1-85957-064-7.
Roiter, Y.; Minko, S. (2005). „AFM Single Molecule Experiments at the Solid-Liquid Interface: In Situ Conformation of Adsorbed Flexible Polyelectrolyte Chains”.Journal of the American Chemical Society.127(45): 15688—15689.PMID 16277495.doi:10.1021/ja0558239.
Painter, Paul C.; Coleman, Michael M. (1997).Fundamentals of polymer science: an introductory text.Lancaster, Pa.: Technomic Pub. Co. стр. 1.ISBN 978-1-56676-559-6.
McCrum, N. G.; Buckley, C. P.; Bucknall, C. B. (1997).Principles of polymer engineering.Oxford; New York: Oxford University Press. стр.1.ISBN 978-0-19-856526-0.

Spoljašnje veze[уреди|уреди извор]

[1] Ravve, Abe (2000).Principles of Polymer Chemistry(Second изд.). Plenum Publishing.ISBN 978-0-306-46368-6.

[2] „Macromolecule”.IUPAC.Приступљено5. 9. 2011.

[3] „Polymer”.IUPAC.Приступљено5. 9. 2011.

[4] „The Macrogalleria: A Cyberwonderland of Polymer Fun”.www.pslc.ws(на језику: енглески).Приступљено2018-08-01.

[5] Young, R. J. (1987)Introduction to Polymers,Chapman & HallISBN 0-412-22170-5

[6] Odian, George G.Principles of polymerization(Fourth изд.). Hoboken, N.J.ISBN 9780471478751.OCLC 54781987.

[Ullmann-7] Moretto, Hans-Heinrich; Schulze, Manfred; Wagner, Gebhard (2000). „Silicones”.Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.Weinheim: Wiley-VCH.ISBN 978-3-527-30385-4.doi:10.1002/14356007.a24_057.

[8] „The Early Years of Artificial Fibres”.The Plastics Historical Society.Приступљено2011-09-05.

[9] Kricheldorf, Hans, R. (2006), „Polypeptides and 100 Years of Chemistry of α-Amino Acid N-Carboxyanhydrides”,Angewandte Chemie International Edition,45(35): 5752—5784,PMID 16948174,doi:10.1002/anie.200600693

[10] „History of Cellophane”.about.com. Архивирано изоригинала02. 06. 2020. г.Приступљено2011-09-05.

[nobel-11] „The Nobel Prize in Chemistry 2000”.Приступљено2009-06-02.

[12] Friend, R. H.; Gymer, R. W.; Holmes, A. B.; Burroughes, J. H.; Marks, R. N.; Taliani, C.; Bradley, D. D. C.; Santos, D. A. Dos; Brdas, J. L.; Lgdlund, M.; Salaneck, W. R. (1999). „Electroluminescence in conjugated polymers”.Nature.397(6715): 121—128.Bibcode:1999Natur.397..121F.doi:10.1038/16393.

[13] „Viscosity of Polymer Solutions”.polymerdatabase.com.Приступљено2019-03-05.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

п р у Granehemije
Rečnik hemijskih formula Spisak biomolekula Spisak neorganskih jedinjenja Periodni sistem
Fizička	Hemijska kinetika Hemijska fizika Nuklearna hemija Elektrohemija Femtohemija Geohemija Fotohemija Kvantna hemija Hemija čvrstog stanja Spektroskopija Površinska hemija Termohemija
Organska	Biohemija Bioorganska hemija Biofizička hemija Hemijska biologija Klinička hemija Hemija fulerena Medicinska hemija Neurohemija Organska hemija Farmacija Fizička organska hemija Hemija polimera
Neorganska	Bioneorganska hemija Klasterska hemija Koordinaciona hemija Neorganska hemija Nauka o materijalima Organometalna hemija
Druge	Hemija aktinoida Analitička hemija Astrohemija Hemijsko obrazovanje Hemija gline Klik hemija Računarska hemija Kombinatorna hemija Kosmohemija Hemija životne sredine Hemija hrane Forenzička hemija Zelena hemija Postmortemhemija Supramolekularna hemija Teorijska hemija
Kategorija Portal Ostava Vikiprojekat