Bahan-bahan bukan logam adalah bahan yang paling banyak di muka bumi. Ia boleh didapati secara semula jadi seperti kayu , batu, silika (pasir ), air dan lain-lain Ia juga boleh dibuat sintetik seperti polimer dan getah.
Kebanyakan bukan logam mempunyai struktur bukan kristal dan bukan konduktor kepada bekalan elektrik dan haba.
Bahan polimer
Bahan polimer dibentuk oleh satu siri kumpulan molekul yang dikenali sebagai ' mer ' melekat antara satu sama lain untuk membentuk satu struktur rantaian dipanggil rantaian polimer.
Ia boleh didapati secara semula jadi dan boleh dibuat sintetik.
Beberapa semula jadi yang berlaku polimer ( yang diperolehi daripada tumbuhan dan haiwan ) adalah: - kayu , getah, kapas, bulu , kulit dan sutera.
Walaupun polimer semula jadi seperti protein , enzim , kanji , selulosa adalah penting dalam proses biologi dan fisiologi dalam tumbuh-tumbuhan dan haiwan.
Banyak bahan-bahan organik hidrokarbon yang bermakna terdiri daripada hidrogen dan atom karbon. Sejak karbon mempunyai 4 elektron bebas yang mempunyai kemungkinan untuk membentuk 4 bon, gabungan hidrokarbon boleh membentuk pelbagai jenis jenis polimer.
Jadual 1: Komposisi dan struktur molekul Hidrokarbon Parafin Keluarga
CnH2n +2
Jadual 2: Beberapa kumpulan hidrokarbon biasa.
Selain daripada karbon dan hidrogen yang membentuk rantai polimer , beberapa kumpulan bersama molekul mungkin mengandungi dalam rantaian polimer. Kumpulan molekul yang sama boleh dilihat dalam jadual 2.
proses pempolimeran
Kita akan melihat ke dalam sintesis polimer menggunakan etilena C2H4 hidrokarbon yang dalam bentuk gas pada suhu dan tekanan ambien.
Rajah 1 : Struktur molekul Etilena Reaksi
bermula dengan pemula atau pemangkin (R •) . R mewakili pemangkin
molekul , dan ? mewakili elektron bebas daripada molekul pemangkin. Oleh itu , tindak balas : -
Rantaian polimer kemudian membentuk dengan penambahan urutan unit monomer polietilena untuk aktif ini pusat pemula - mer. Tapak aktif, atau elektron berpasangan (ditandakan oleh? ?) , Dipindahkan kepada setiap monomer akhir berturut-turut kerana ia dikaitkan dengan rantai. Ini boleh diwakili skema seperti berikut:
Proses pempolimeran boleh ditamatkan dengan memperkenalkan jenis lain R • Kumpulan pemangkin.
Hasilnya, rantaian polietilena terbentuk.
Rajah 2: rantaian Polyethylene , kawasan berlorek menunjukkan unit ' mer '
Perwakilan ini tidak betul-betul betul bahawa sudut di antara satu per satu atom karbon terikat tidak 180ο seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, tetapi dekat dengan 109ο . Satu model tiga dimensi yang lebih tepat adalah salah satu di mana atom karbon membentuk corak mabuk (Rajah 3), panjang ikatan CC menjadi 0.154 nm.
Dalam perbincangan ini , perwakilan molekul polimer sering dipermudahkan menggunakan model rantaian linear (Rajah 2)
Rajah 3: Zig -zag struktur tulang belakang , setiap karbon bersudut di 109ο antara satu sama lain
Varieti daripada polietilena
Polytetrafluoroethylene (PTFE)
Rajah 4: PTFE / TeflonTM rantai. Semua hidrogen digantikan dengan atom fluorin
Jika semua atom hidrogen dalam polietilena telah digantikan dengan fluorin, polimer terhasil polytetrafluoroethylene (PTFE ); mer dan struktur rantaian ditunjukkan dalam Rajah 4.
Polytetrafluoroethylene (mempunyai nama TeflonTM perdagangan) tergolong dalam keluarga polimer dipanggil fluorocarbons .
Fluorin adalah bahan yang sangat radikal yang tergolong dalam kumpulan 7 dalam carta berkala dan dapat menolak atom hidrogen dalam rantaian polietilena semasa tindak balas.
Polyvinyl chloride (PVC)
Rajah 5: rantaian PVC.
Poli vinil klorida ( PVC) , satu lagi polimer yang sama, mempunyai struktur yang merupakan varian sedikit itu untuk polietilena, di mana setiap hidrogen keempat digantikan dengan atom Cl.
Polipropilena (PP)
Rajah 6: rantaian PP
Polipropilena adalah dihasilkan oleh lebih bertindak balas PVC dengan kumpulan hidrokarbon metil.
Jadual 3 : Senarai biasanya menggunakan polimer
Jadual 3 (sambungan)
Ada kes di mana semua mengulangi mer adalah jenis yang sama , jenis polimer dipanggil homopolymer .
Walau bagaimanapun rantai polimer mungkin boleh membina oleh dua atau lebih mer berbeza , jenis polimer dipanggil kopolimer .
Monomer dibincangkan setakat ini mempunyai bon yang aktif yang boleh bertindak balas untuk bon kovalen dengan monomer lain, seperti yang dinyatakan di atas untuk etilena ; seperti monomer yang dipanggil bifunctional , iaitu, ia boleh bon dengan dua unit yang lain dalam membentuk dua dimensi chainlike molekul struktur. Walau bagaimanapun, monomer lain, seperti fenol formaldehid (Jadual 3 ), adalah trifunctional , mereka mempunyai tiga ikatan aktif, dari mana tiga dimensi molekul keputusan struktur rangkaian.
Berat molekul : klasifikasi Polimer
Polimer dikelaskan mengikut panjang rantaian , berat molekul aka.
Semasa proses pempolimeran , ia adalah mustahil untuk menghasilkan rantai polimer seragam sepanjang masa. Sesetengah mungkin mempunyai panjang rantaian yang berbeza tetapi majoriti rantaian akan terletak di antara panjang rantaian yang dikehendaki mengikut bagaimana proses ini dikawal.
Alat statistik digunakan untuk diklasifikasikan polimer yang dihasilkan mengikut berat / rantai molekul panjangnya.
Istilah yang digunakan untuk mengelaskan bahan polimer : -
_
1)
i) Numberaveragemolecularweight Mn _
Mn = ΣxiMi Mi- meanmolecularweightofsizerangei
xi - sebahagian kecil daripada jumlah rantaian dalam julat yang sama
_
2)
ii) Mw Weightaveragemolecularweight _
Mw = ΣwiMi Mi - bermakna berat molekul pelbagai saiz i
wi -weightfractionofmolecules/chainwithinthecorrespondingrange
Oleh itu, kita boleh mendapatkan klasifikasi polimer : -
a) Ijazah purata Bilangan pempolimeran, nn - ditentukan darjah pempolimeran
_
n = Mn n_
m
3)
b) Ijazah Berat purata pempolimeran , NW - ditentukan darjah pempolimeran menggunakan pecahan berat
_
m
_
m - berat molekul mendapatkan dengan menambah jisim relatif mer
n = Mw w_
4) kita boleh menggunakan persamaan 3) atau 4 ) untuk menentukan darjah pempolimeran .
Contoh: -
Dalam kilang yang mengeluarkan plastik, (poli vinil klorida ) sampel PVC telah diambil dan dianalisis. Keputusan analisis ditunjukkan dalam Rajah 7. Kira darjah pempolimeran dan berat molekul purata yang dihasilkan oleh kilang.
Rajah 7: Hasil analisis untuk PVC
_
- Bilangan purata berat molekul M n _
- Berat purata berat molekul M w
menggunakan persamaan 1) dan 2), kita boleh membentuk jadual untuk memudahkan pengiraan kami
Dari angka 7, kita ekstrak data dari carta dan meletakkan ia ke dalam bentuk jadual
Jadual: - pengiraan molekul Bilangan purata
Jadual: - Berat purata pengiraan berat molekul
Oleh itu , dari jadual, kami mendapatkan
mengira untuk berat atom PVC monomer
dari persamaan 1) dan 2)
Darjah pempolimeran
_ n = Mn = 21150 = 338
n _ 62.50 m
atau dengan menggunakan data pecahan berat
_ n = Mw = 23200 = 371
w _ 62.5 m
untuk berat molekul purata,
_ Mw = 23,200 g / mol
kesimpulan yang boleh dibuat adalah, PVC dihasilkan oleh tumbuhan ini mempunyai : -
a) Rangkaian panjang purata kira-kira 338-371 mer
b) berat molekul purata ialah 23,200 g / mol
kopolimer
Dalam logam, kita mencampurkan beberapa bahan untuk menghasilkan aloi yang meningkatkan prestasi logam. Walaupun dalam polimer , perkara yang sama boleh dilakukan dengan menggabungkan mer berbeza dalam rantaian polimer, kumpulan ini dipanggil polimer kopolimer .
Pertimbangkan kopolimer yang terdiri daripada dua unit mer yang diwakili oleh titik merah dan hitam. Lihat angka 8
Bergantung kepada proses pempolimeran dan pecahan relatif jenis mer , pengaturan urutan yang berbeza di sepanjang rantai polimer yang mungkin.
Rajah 8 : - Kopolimer konfigurasi kemungkinan
a) Random kopolimer b) kopolimer Ganti c ) Blok kopolimer d) Rasuah kopolimer
Contoh bahan-bahan kopolimer adalah getah sintetik. Unit ulangan kimia yang bekerja di beberapa getah yang terkandung dalam Jadual 4.5. Stirena -butadiena getah ( SBR ) adalah kopolimer rawak biasa yang
tayar kereta dibuat. Nitril getah ( NBR ) adalah satu lagi kopolimer rawak terdiri daripada Akrilonitril dan butadiena. Ia juga sangat anjal dan , di samping itu , tahan bengkak dalam pelarut organik; hos petrol diperbuat daripada NBR .
Jadual 4: Kimia mengulangi unit yang digunakan dalam kopolimer getah
Jadual 5: Kimia hartanah unit ulangan
No comments:
Post a Comment