폴리머 : 역사, 중합, 유형, 속성 - 화학 - 2026

중합체 (수천에서 수백만에 이르는) 높은 몰 질량을 갖는 것을 특징으로 고분자 화합물이며, 반복 단위의 다수라는 단량체로 구성된다.

그들은 큰 분자라는 특성을 가지고 있기 때문에 이러한 종을 거대 분자라고하는데, 이는 작은 분자에서 관찰되는 것과는 매우 다른 독특한 특성을 부여하며, 이러한 유형의 물질에 기인 한 것입니다. 유리 구조 형성.

같은 방식으로 매우 큰 분자 그룹에 속하기 때문에 분류를 부여해야 할 필요성이 생겼습니다. 분류는 단백질과 핵산과 같은 자연 기원의 중합체입니다. 나일론 또는 루 사이트 (플렉시 글라스로 더 잘 알려져 있음)와 같은 합성 제조 제품.

학자들은 1920 년대에 나무 나 고무와 같은 물질이 어떻게 작용하는지 호기심과 당혹감으로 관찰하면서 고분자 뒤에있는 과학에 대한 조사를 시작했습니다. 따라서 당시 과학자들은 일상 생활에 존재하는 이러한 화합물을 분석하는 데 전념했습니다.

이들 종의 본질에 대한 어느 정도의 이해에 도달함으로써, 그 구조를 이해하고 기존 물질의 개발과 개선을 촉진 할 수있는 거대 분자의 생성과 새로운 물질의 생산을 촉진 할 수있었습니다.

마찬가지로, 수많은 중요한 폴리머는 분자의 주쇄의 일부를 형성하는 탄소 원자와 연결된 구조에 질소 또는 산소 원자를 포함하는 것으로 알려져 있습니다.

단량체의 일부인 주요 작용기에 따라 이름이 주어집니다. 예를 들어 모노머가 에스테르에 의해 형성되면 폴리 에스테르가 생성됩니다.

폴리머의 역사

폴리머의 역사는 처음으로 알려진 폴리머에 대한 참조로 시작되어야합니다.

이러한 방식으로 고대부터 널리 사용되어 온 천연 유래의 특정 재료 (예 : 셀룰로오스 또는 가죽)는 주로 폴리머로 구성됩니다.

XIX 세기

사람들이 생각하는 것과는 달리 폴리머의 구성은 몇 세기 전까지 만해도 이러한 물질이 어떻게 형성되는지 결정하기 시작할 때까지 알려지지 않았으며 인공 제조를 달성하기위한 방법을 확립하려고했습니다.

"폴리머"라는 용어가 처음 사용 된 것은 1833 년 스웨덴의 화학자 인 Jöns Jacob Berzelius 덕분에, 실험식은 같지만 몰 질량이 다른 유기 물질을 가리키는 데 사용했습니다.

이 과학자는 또한 "이성체"또는 "촉매"와 같은 다른 용어를 만드는 일도 담당했습니다. 당시에는 이러한 표현의 개념이 오늘날 의미하는 것과 완전히 다르다는 점에 유의해야합니다.

천연 고분자 종의 변형으로부터 합성 고분자를 얻기위한 몇 가지 실험 후, 이들 화합물에 대한 연구는 더 큰 관련성을 얻었습니다.

이러한 조사의 목적은 이미 알려진 이러한 폴리머의 특성을 최적화하고 다양한 과학 분야에서 특정 목적을 달성 할 수있는 새로운 물질을 확보하는 것이 었습니다.

20 세기

고무가 유기성 용매에 용해되고 그 결과 용액이 특이한 특성을 보이는 것을 관찰 한 과학자들은이를 염려하고 설명하는 방법을 몰랐습니다.

이러한 관찰을 통해 그들은 고무와 그 특성을 연구하면서 관찰 할 수 있었기 때문에 이와 같은 물질이 작은 분자와 매우 다른 행동을 보인다는 것을 추론했습니다.

그들은 연구 된 용액이 높은 점도, 빙점의 현저한 감소 및 작은 삼투압을 가졌다 고 지적했습니다. 이것으로부터 매우 높은 몰 질량의 용질이 여러 개 있다고 추론 할 수 있었지만 학자들은이 가능성을 믿지 않았습니다.

젤라틴이나 면화와 같은 일부 물질에서도 나타나는 이러한 현상으로 인해 당시 과학자들은 이러한 유형의 물질이 C ₅ H ₈ 또는 C ₁₀ 과 같은 작은 분자 단위의 집합체로 구성되었다고 생각하게했습니다. 분자간 힘에 의해 구속 된 H ₁₆ .

이 잘못된 생각은 몇 년 동안 남아 있었지만 오늘날까지도 지속되는 정의는 독일 화학자이자 노벨 화학상 수상자 인 Hermann Staudinger에 의해 주어진 것입니다.

XXI 세기

공유 결합에 의해 연결된 거대 분자 물질로서 이러한 구조의 현재 정의는 1920 년 Staudinger에 의해 만들어졌으며, 그는 향후 10 년 동안이 이론에 대한 증거를 찾을 때까지 실험을 고안하고 수행했습니다.

소위 "고분자 화학"의 개발이 시작되었고 그 이후로 Giulio Natta, Karl Ziegler를 포함한 매우 중요한 과학자들의 역사 페이지를 포함하여 전 세계 연구자들의 관심을 끌고 있습니다. 찰스 굿 이어 (Charles Goodyear)

현재 고분자 고분자는 고분자 과학이나 생물 물리학과 같은 다양한 과학 분야에서 연구되고 있으며, 여기에서 다른 방법과 목적을 가진 공유 결합을 통해 단량체를 연결하여 생성되는 물질을 조사합니다.

확실히, 폴리 이소프렌과 같은 천연 폴리머에서 폴리스티렌과 같은 합성 기원의 폴리머에 이르기까지 실리콘을 기반으로 한 모노머로 구성된 실리콘과 같은 다른 종의 중요성을 줄이지 않고 매우 자주 사용됩니다.

또한, 천연 및 합성 기원의 이러한 화합물의 대부분은 둘 이상의 다른 부류의 단량체로 구성되며, 이러한 중합체 종은 공중 합체의 이름이 지정되었습니다.

중합

폴리머의 주제를 탐구하기 위해, 우리는 폴리머라는 단어의 기원에 대해 이야기해야합니다. 폴리머라는 단어는 "많은"을 의미하는 그리스어 polys에서 유래했습니다. 그리고 단순히 어떤 것의 "부분"을 의미합니다.

이 용어는 많은 반복 단위로 구성된 구조를 갖는 분자 화합물을 지정하는 데 사용되며, 이는 높은 상대 분자량의 특성 및 이들의 기타 고유 특성을 유발합니다.

따라서 폴리머를 구성하는 단위는 상대적으로 작은 상대 분자량을 가진 분자 종을 기반으로합니다.

이러한 맥락에서 중합이라는 용어는 합성 고분자,보다 구체적으로 이러한 유형의 거대 분자를 얻는 데 사용되는 공정에만 적용됩니다.

따라서 중합은 단량체의 조합 (한 번에 하나씩)에서 사용되는 화학 반응으로 정의되어 해당 중합체를 생성합니다.

따라서 폴리머의 합성은 두 가지 주요 유형의 반응을 통해 수행됩니다 : 부가 반응과 축합 반응, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명합니다.

부가 반응에 의한 중합

이러한 유형의 중합은 구조에 이중 또는 삼중 결합을 갖는 불포화 분자, 특히 탄소-탄소의 분자가 참여합니다.

이러한 반응에서 모노머는 원자를 제거하지 않고 서로 결합하여 고리를 끊거나 개방하여 합성 된 고분자 종을 소분자의 제거없이 얻을 수 있습니다.

운동 학적 관점에서 볼 때이 중합은 시작, 전파 및 종료의 3 단계 반응으로 볼 수 있습니다.

첫째, 반응의 시작이 일어나며, 개시 제로 간주되는 분자 (R ₂ 로 표시됨 )에 가열을 가하여 다음과 같은 두 개의 라디칼 종을 생성합니다.

R ₂ → 2R ∙

폴리에틸렌의 생산이 예로 사용되는 경우 다음 단계는 전파입니다. 여기서 형성된 반응성 라디칼은 에틸렌 분자를 태클하고 새로운 라디칼 종은 다음과 같이 형성됩니다.

R ∙ + CH ₂ = CH ₂ → R – CH ₂ –CH ₂ ∙

이 새로운 라디칼은 이후 다른 에틸렌 분자와 결합되고,이 과정은 종결이라고 알려진 반응에서 최종적으로 폴리에틸렌을 생성하기 위해 두 개의 장쇄 라디칼의 조합이 될 때까지 연속적으로 계속됩니다.

축합 반응에 의한 중합

축합 반응을 통한 중합의 경우, 일반적으로 물인 작은 분자의 결과적인 제거에 추가하여 두 개의 서로 다른 단량체의 조합이 일반적으로 발생합니다.

유사하게, 이러한 반응에 의해 생성 된 폴리머는 종종 백본의 일부로 산소 또는 질소와 같은 헤테로 원자를 가지고 있습니다. 또한 사슬의 염기를 나타내는 반복 단위가 분해 될 수있는 단량체에있는 모든 원자를 가지고 있지는 않습니다.

한편, 최근에 개발 된 방법 중 플라즈마 중합이 눈에 띄는 방법은 위에서 설명한 중합 유형과 완벽하게 일치하지 않는 특성을 가지고 있습니다.

이러한 방식으로 합성 기원의 중합 반응 (첨가 및 축합 모두)은 촉매 종의 부재 또는 존재하에 발생할 수 있습니다.

축합 중합은 dacron (폴리 에스테르로 더 잘 알려져 있음) 또는 나일론과 같이 일상 생활에서 흔히 볼 수있는 많은 화합물의 제조에 널리 사용됩니다.

다른 형태의 중합

이러한 인공 고분자 합성 방법 외에도 바이오 폴리머 연구를 담당하는 연구 영역으로 정의되는 생물학적 합성도 있으며, 이는 폴리 뉴클레오티드, 폴리펩티드 및 다당류의 세 가지 주요 범주로 나뉩니다.

살아있는 유기체에서 합성은 데 옥시 리보 핵산 (DNA)과 같은 중합체의 생산에 중합 효소 효소와 같은 촉매의 존재를 포함하는 과정을 통해 자연적으로 수행 될 수 있습니다.

다른 경우, 생화학 중합에 사용되는 대부분의 효소는 아미노산을 기반으로 형성되고 대부분의 생물학적 과정에서 필수적인 단백질 인 단백질입니다.

이러한 방법으로 얻은 생체 고분자 물질 외에도 유황의 존재하에 천연 고무를 가열하여 생산되는 가황 고무와 같이 상업적으로 관련성이 큰 다른 물질이 있습니다.

따라서 천연 유래 폴리머의 화학적 변형을 통해 폴리머 합성에 사용되는 기술 중에는 마무리, 가교 및 산화가 있습니다.

폴리머의 종류

폴리머의 유형은 다른 특성에 따라 분류 될 수 있습니다. 예를 들어, 열에 대한 물리적 반응에 따라 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 엘라스토머로 분류됩니다.

또한, 이들이 형성되는 단량체의 유형에 따라 단일 중합체 또는 공중 합체 일 수 있습니다.

유사하게, 이들이 생성되는 중합의 종류에 따라 부가 또는 축합 폴리머 일 수 있습니다.

마찬가지로 천연 또는 합성 고분자는 원산지에 따라 얻을 수 있습니다. 또는 화학적 조성에 따라 유기 또는 무기.

속성

-가장 눈에 띄는 특징은 구조의 기초로서 단량체의 반복적 인 정체성입니다.

-전기적 특성은 용도에 따라 다릅니다.

-거시적 거동을 정의하는 탄성 또는 견인 저항과 같은 기계적 특성을 나타냅니다.

-일부 폴리머는 중요한 광학 특성을 나타냅니다.

-그들이 가진 미세 구조는 다른 속성에 직접적인 영향을 미칩니다.

-고분자의 화학적 특성은 고분자를 형성하는 사슬 간의 매력적인 상호 작용에 의해 결정됩니다.

-그것의 수송 특성은 분자간 운동의 속도에 상대적입니다.

-응집 상태의 동작은 형태와 관련이 있습니다.

폴리머의 예

존재하는 많은 수의 폴리머는 다음과 같습니다.

폴리스티렌

다양한 유형의 용기, 단열재 (물 냉각 또는 얼음 저장 용)로 사용되는 용기 및 장난감에도 사용됩니다.

폴리 테트라 플루오로 에틸렌

테플론으로 더 잘 알려진이 제품은 전기 절연체로 사용되며 롤러 제조 및 주방 용품 코팅에도 사용됩니다.

폴리 염화 비닐

벽 채널, 타일, 장난감 및 파이프 생산에 사용되는이 폴리머는 상업적으로 PVC로 알려져 있습니다.

참고 문헌

1. Wikipedia. (sf). 고분자. en.wikipedia.or에서 복구
2. 장 알. (2007). 화학, 9 판. 멕시코 : McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (sf). 고분자 소개. chem.libretexts.org에서 검색
4. Cowie, JMG 및 Arrighi, V. (2007). 고분자 : 현대 재료의 화학 및 물리학, 제 3 판. books.google.co.ve에서 복구 됨
5. Britannica, E. (nd). 고분자. britannica.com에서 검색
6. Morawetz, H. (2002). 고분자 : 과학의 기원과 성장. books.google.co.ve에서 복구 됨