Compuși Macromoleculari Naturali și Sintetici

Întroducere

Un polimer reprezină o substanță compusă dintr-un număr mare de molecule mici identice, numite monomeri, legate prin legături covalente.

Cuvântul polimer derivă din grecescul πολυ (poli),însemnând ‘pluri’ și μέρος (meros),însemnând ‘parte’. Termenul a fost adoptat în 1833 de către Jöns Jakob Berzelius, deși definiția polimerului dată de el este destul de diferită față de cea modernă. Începând din anul 1811, chimistul Henri Braconnot s-a axat pe studierea derivatelor celulozei, probabil cea mai importantă parte din știința polimerilor. Demararea vulcanizării în secolul al XIX-lea a îmbunătățit duritatea latexului sintetic, semnificând popularizarea polimerului semi-sintetic. În 1907, Leo Baekeland a creat primul polimer compet sintetic, bachelita, care a fost făcută publică în 1909.

În afară progreselor semnificative în sintetizarea și caracterizarea polimerilor, o înțelegere corectă a aceastora nu s-a ivit decât în 1920. Înainte de al doilea deceniu al secolului al XIX-lea, oamenii de știință au crezut că polimerii erau grupuri de mici molecule (numite coloide), fără mărimi moleculare bine stabilite, ținute în strânsă legătură de o forță necunoscută, un concept numit ‘teoria asociației’. În 1922, Herman Staudinger a propus teoria lanțurilor atomice de polimeri ținuți alături de legături covalente, o idee care nu a fost acceptată mai bine de un deceniu, dar pentru care Staudinger a primit Premiul Nobel. Lucrările lui Wallance Carothers (1920) au confirmat că polimerii pot fi sintetizați rațional din monomerii care îi constituie. O importanță contribuție în știința polimerilor sintetici a fost adusă de chimistul italian Giulio Natta și de chimistul german Karl Ziegler, care au câștigat Premiul Nobel în chimie, în anul 1963, pentru “catalizatorul Ziegler-Natta”. În ceea ce privește reacția de adiție, un aport important îl are Paul Flory, 1974. Lucrarea sa extinsă în domeniul polimerilor include cinetica polimerizării pas cu pas și a adiției polimerizării, transferul lanțului atomic, volumul inclus ,”Convenția Flory” și “Teorema Flory-Huggins, pentru care i se acordă Premiul Nobel în chimie 1974. Materiale sintetice, precum nylonul, teflonul sau siliconul au format baza pentru o industrie a polimerilor. Polimerii sintetici își găsesc astăzi loc în aproape fiecare industrie sau segment de viață, sunt adesea folosiți ca adezivi sau lubrifiante, dar la fel de bine sunt utilizați pentru diverse produse de la jucării până la avioane. Ei au fost implicați într-o mare varietate de aplicații biomedicale, de la dispozitive pentru implanturi, până la droguri.

Clasificarea compușilor macromoleculari

Clasificarea compușilor macromoleculari se poate face dupa criterii foarte variate.

După condițiile de obținere se deosebesc:

- compuși macromoleculari naturali, ca de exemplu cauciucul natural, gutaperca (hidrocarburi ); celuloza, amidonul, glicogenul (polizaharide), cazeina, gelatina, hemoglobina (proteine).

- compuși macromoleculari artificiali , care se obțin prin modificarea chimică a celor naturali . Exemple sînt vîscoza sau celuloidul (care se obțin din celuloză), galalitul (care se obțin din cazeină).

- compuși macromoleculari sintetici , care se obțin din substanțe cu molecule mici. Exemple sînt cauciucurile de sinteză , materiale plastice, firele și fibrele sintetice.

După structura macromoleculelor se deosebesc:

- polimeri cu structura liniară în care fiecare macromoleculă este alcatuită dintr-o catenă filiformă;

- polimeri cu structură ramificată la care macromoleculele sînt formate din catene ramificate;

- polimeri cu structură reticulara sau tridimensională la care catenele sînt legate intre ele chimic prin punți constituite din meri sau alți agenți de legătură formând un gen de carcasă spațială.

După tipul reacției de formare a compusului macromolecular se deosebesc reacții de polimerizare și reacții de policondensare.

După proprietățile termomecanice produșii macromoleculari se împart în:

- Elastomeri sau cauciucuri, care manifestă o mare elasticitate la temperatură obișnuită;

- materiale plastice, care pot fi prelucrate la formare la cald în vederea obținerii pieselor rigide de forma dorită;

- fire sau fibre, adică compușii macromoleculari ce pot fi filați în vederea obținerii monofirelor sau fibrelor rezistente la tracțiune mecanică sau efecte termice.

După comportarea la încălzire materialele plastice pot fi grupate în:

- materiale termoplastice, care pot fi supuse la înmuieri sau topiri repetate, fără să fie transformate din punct de vedere chimic. De aceea pot fi prelucrate la cald prin diferite procedee (injectarea, presare, extrudere etc. ),

- materiale termoreactive care prin încălzire se înmoaie un timp, dupa care se solidifică încă la cald, adica devin termorigide.