Органические соединения. Полимеры

Полимер – вещество, состоящее из молекул, характеризующихся многократным повторением одного или более типов атомов или групп атомов (структурных звеньев), соединенных между собой ковалентными химическими связями в количестве, достаточном для проявления комплекса свойств, которые остаются практически неизменными и при добавлении или удалении одного или нескольких структурных звеньев.

Большую часть полимеров составляют органические полимеры. Если цепь макромолекулы полимера состоит только из атомов углерода, то его называют карбоцепным, например полиэтилен: -(СН₂-СН₂)_n-, где n – степень полимеризации, т. е. число повторяющихся структурных звеньев цепи полимера. При этом в составе боковых групп этих соединений могут находиться атомы водорода, кислорода, азота и серы.

Если основная цепь полимера состоит из атомов углерода и кислорода, углерода и азота, углерода и серы, то такой полимер называют гетерогенным, например полиамиды:

.

Цепь элементорганических полимеров состоит из атомов кремния, фосфора и др., к которым присоединены углеродные атомы или группы, например силоксан:

.

В отличие от органических полимеров в цепях и боковых группах неорганических полимеров атомы углерода отсутствуют. Примером таких полимеров может служить кремниевая кислота

.

Цепная молекула полимера называется макромолекулой. Составляющие ее низкомолекулярные повторяющиеся структурные единицы (или звенья) образованы низкомолекулярными веществами, способными к многократному соединению друг с другом в результате химических реакций синтеза. Эти вещества называются мономерами.

Если полимер содержит в основной цепи молекулы двух или более мономеров, то он является сополимером, например бутадиен-стирольный сополимер:

.

В зависимости от строения основной цепи макромолекулы подразделяются на линейные, разветвленные и сшитые (сетчатые) (рис. 2).

Рис. 2. Схематичное изображение различных видов макромолекул:
1 – линейные; 2 – разветвленные; 3 – сшитые (сетчатые)

Полимеры получают синтезом из низкомолекулярных соединений – мономеров методом полимеризации или методом поликонденсации.

Полимеризацией называют цепную реакцию, в ходе которой молекулы мономера последовательно присоединяются к активному центру, находящемуся на конце растущей цепи.

Поликонденсацией называют процесс образования полимеров из би- или полифункциональных мономеров, сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных соединений.

Важнейшие представители полимеров в качестве примера приведены в табл. 10 приложения.