Erinevus lehekülje "Polümerisatsioon" redaktsioonide vahel

P
resümee puudub
P
P
[[Pilt:Styrene polymerization.png|pisi|Stüreeni polümerisatsioon]]
'''Polümerisatsioon''' ehk '''polümeerumine''' ehk '''polümeriseerumine''' on [[keemiline reaktsioon|keemiline protsess]], milles madalmolekulaarse ühendi ([[monomeer]]i M) molekulid ühinevad üksteisega moodustades kõrgmolekulaarse (makromorekulaarse) ühendi, milles üksteisele järgnevalt ([[lineaarne molekul|lineaarsete ahelatega polümeer]]) või hargnevalt (hargnevate ahelatega polümeer) on keemiliselt seotud väga suur arv monomeerile vastavaid [[elementaarlüli]]sid:
nM (-M)<sub>n</sub>–
 
Täielikus molekulaarvalemis esinevad lisaks polümeersele põhiahelale ka otsmised rühmad. Happekatalüütilises polümerisatsioonis on reeglina algusrühmaks vesinik (see on prootoni liitumine) ja lõpprühma annab näiteks deprotoneerumine: H(-M)<sub>n</sub>-CH=CH<sub>2</sub>. Kõrgpolümeerides n = ...1000...1000010 000...
 
[[Makromolekul]]ide omaette klassi moodustavad [[biopolümeerid]], mis sünteesitakse elusorganismides.
 
''Polümerisatsioonireaktsioonid toimuvad enamasti pöördumatult''. Polümeeride süntees võib realiseeruda olenevalt [[initsieerimisreaktsioon|initsieerimisviisist]] [[karbokatioon|katioonsete]], [[karbanioon|anioonsete]] või [[vaba radikaal|radikaalsete]] aktiivsete [[intermediaat]]ide vahendusel või koordinatsiooni mehhanismi järgi. Polümeeride olulised karakteristikud on [[polümerisatsiooniaste]] n ja keskmine [[molekulmass]] M<sub>W</sub>. Polümeeride omadused on oluliselt erinevad vastavate monomeeride omadustest.
 
Kui omavahel liituvad ühe monomeeri molekulid, siis on tegu homopolümerisatsiooniga, saadakse [[homopolümeer]]. Kui liituvad erinevate monomeeride molekulid, siis on tegu kopolümerisatsiooniga, saadakse [[kopolümeer]].
 
[[Polükondensatsioon]] on polümeersete makromolekulide moodustumine bi- (või multi-)[[funktsionaalne rühm|funktsionaalsetest]] ühenditest, millega kaasneb väikeste molekulide ([[vesi]], [[ammoniaak]], [[alkoholid|alkohol]], [[vesinikkloriid]] jm) eraldumine. Siin realiseerub [[kondensatsioonireaktsioon|kondensatsiooni]] mehhanism ja kogu protsessi jooksul toimub astmeline ahela kasv üle stabiilsete vaheproduktidevahesaaduste.
 
[[Oligomerisatsioon]] on polümerisatsiooniprotsess, kus monomeer konverteeritakse madala [[polümerisatsiooniaste|polümerisatsiooniastmeni]] (n = …10…100…).
 
Monomeeri suhtes [[ekvivalent]]se või suurema hulga aktiivse [[ahela ülekanne|ahela ülekandja]] (A–BA – B) lisamisel saadakse väga madala polümerisatsiooniastmega molekulid (n = 1, 2, 3, …10…), nimetatakse [[telomerisatsioon]]: nM + A A–B BA – A–(M<sub>n</sub>)–B – B. Tihti on siin eesmärk saada produktidsaadused, kus n = 1 või n = 2.
 
[[Elav polümerisatsioon]] (''living polymerization'') on [[liitumispolümerisatsioon]]i alaliik, kus süsteemis ei esine [[ahela lõpetamine|reaktsiooniahela lõpetamise]] ja [[ahela ülekanne|ülekande]] reaktsioone ning [[initsieerimine|initsieerimise]] kiirus ületab [[ahela kasv]]u kiirust. Seega süsteemis „elavad” aktiivsed polümeersed molekulid.
 
[[Koordinatiivne polümerisatsioon]] on liitumispolümerisatsiooni meetod, milles monomeerid liidetakse ahelale aktiivse [[metallorgaanilised ühendid|metallorgaanilise]] katalüsaatori manulusel. Näiteks kasutatakse [[Ziegleri-Natta katalüsaator]]it.
 
Peamised polümeeride sünteesi meetodid on plokimeetod (lähteaine(te) ja [[katalüsaator]]i segus ilma lahustita), lahusemeetod (kasutatakse [[lahusti]]t) ja [[emulsioon]]imeetod (monomeer emulgeeritakse mittesegunevas vedelikus, enamasti vees).
 
==Polümerisatsiooni põhitüübid: kaks kontseptsiooni==
[[Pilt:Comparison between SG and CG.jpg|pisi|[[Molekulkaal]]u sõltuvus [[Konversioon (keemia)|konversioonist]]ist [[astmeline polümerisatsioon|astmelise]] (punane kõver) ja [[elav polümerisatsioon|elava]] (must kõver) polümerisatsiooni korral. <br> [[Ahelpolümerisatsioon]]i korral produktisaaduse molekulkaal protsessi kulgedes oluliselt ei muutu.]]
 
 
Olenevalt [[monomeer]]i keemilisest ehitusest esineb suur hulk erinevaid polümerisatsiooni mehhanisme. [[Elementaarreaktsioon]]ide (ehk [[reaktsioonimehhanism|mehhanismi]]) põhjal jagatakse polümerisatsioonireaktsioonid kahte põhitüüpi:
*[[ahelpolümerisatsioon]] (''chain-growth polymerization'') – kus [[kaksikside]]t sisaldavad või tsüklilised monomeeri molekulid [[initsiaator]]i juuresolekul annavad aktiivsed [[intermediaat|intermediaadid]], mis liituvad monomeeri kaksiksideme või tsükliga moodustades üha kasvavad aktiivsed intermediaadid ja lõpuks makromolekulid
*[[astmeline polümerisatsioon]] (''step-growth polymerization'') – kus bi- või multi[[funktsionaalrühm|funktsionaalne]] monomeer reageerib andes stabiilsed [[vaheprodukt|vahesaadused]]id: [[dimeer]]id, edasi [[trimeer]]id, edasi [[oligomeer]]id ja lõpuks pikad polümeersed ahelad; astmelise mehhanismi järgi kulgevad kõik [[polükondensatsioon]]i protsessid, milles [[kõrvalproduktKõrvalsaadus|kõrvalsaadusena]]ina eraldub (eraldatakse) mingi lihtne ühend, näiteks [[vesi]], [[ammoniaak]] jm;.
 
Teine kontseptsioon polümerisatsioonireaktsioonide klassifitseerimisel lähtub [[brutoreaktsioon]]idest. Siin on samuti kaks põhiklassi, mis enamasti langevad kokku eeltoodud kahe põhitüübiga, kuid mitte kõigil juhtudel. Siin eristatakse:
Ahelpolümerisatsiooniks nimetatakse [[polümerisatsioon]]ireaktsiooni, milles [[kaksikside]]t sisaldavad või tsüklilised [[monomeer]]i [[molekul]]id liituvad üksteisega kaksiksideme või tsükli katkemise läbi ja moodustavad kõrgmolekulaarsed molekulid.
 
Ahelpolümerisatsiooni annavad põhiliselt [[küllastumata ühendid]] ([[alkeenid]], [[dieenid]], [[vinüüleetrid]], [[stüreen]]i [[derivaat|derivaadid]]). [[heterotsüklid|Heterotsüklilised]] monomeerid moodustavad lineaarseid ahelaid [[katioonne polümerisatsioon|katioonses]] [[tsükliavamispolümerisatsioon]]is. Ahelpolümerisatsiooni esilekutsumiseks, [[initsieerimine|aktiivsete tsentrite]] tekitamiseks, lisatakse monomeerile [[initsiaator]]it või [[katalüsaator]]it.
 
Ahelpolümerisatsiooni protsessides esineb vähemalt kolm (või neli) vahestaadiumi.
Vastavalt monomeeri (M) keemilisele olemusele valitakse [[initsieerimisreaktsioon|initsiaator ]]/[[katalüsaator]], mis annab aktiivse [[intermediaat|intermediaadi]] (AM*), mis edasi annab monomeeriga [[ahela kasv]]u reaktsiooni.
 
:::A* + M → AM*, kusjuures see aktiivne intermediaat võib olla
:*[[karbokatioon]] (AM<sup>+</sup>) – [[katioonne polümerisatsioon|katioonses polümerisatsioon]]is
:*[[karbanioon]] (AM<sup>–</sup>) – [[anioonne polümerisatsioon|anioonses polümerisatsioon]]is
:*[[organometalliline kompleks]] – [[koordinatsioonipolümerisatsioon]]is
 
===Polümerisatsiooni initsiaator ''vs'' katalüsaator===
==Polükondensatsiooni mehhanism==
{{Main|Polükondensatsioon}}
Polükondensatsioon on [[polümeer]]ide või [[polükondensaat]]ide saamine ühest või mitmest [[monomeer]]ist, mis sisaldavad erinevaid [[funktsionaalrühm|funktsionaalseid rühmi]] (näiteks [[karboksüülrühm|–COOH]], [[hüdroksüülrühm|–OH]], [[aminorühm|–NH<sub>2</sub>]]). Funktsionaalrühmade reageerimisel eraldub kõrvalproduktinakõrvalsaadusena mingi madalmolekulaarne ühend (näiteks [[vesi]] või [[alkoholid|alkohol]]).
 
Polükondensatsioon toimub [[astmeline polümerisatsioon|astmelise polümerisatsiooni]] mehhanismi järgi.
125 926

muudatust