הפולימרים מה זה?????? מגישה: נטלי שבת כיתה: י - 2 כימיה 1

הגדרת פולימר: אני יסביר לך מה זה פולימר, הרי זה קלי קלות... פולימר זוהי תרכובת בעלת פרודות שרשרתיות הבנויות ממאות עד מאות אלפים יחידות מבנה זהות חוזרות. משקלם המולקולרי של הפולימר הוא בין 5,000 ל-20 מיליון. תהליך ייצור הפולימר מכונה פילמור והפרידות המשמשות כיחידת מבנה מכונות מונומרים.

הגדרת מונומר: המונומרים הם גזים, נוזלים או מוצקים. ורבים מהם תוצרי לוואי של התעשייה הפטרכימית.

סוגיי פולימרים: רוב הפולימרים השימושיים הם תרכובות אורגניות, אך קיימים גם פולימרים אי אורגנים, בהם מוחלף הפחמן ביסוד רב- ערכי אחר כצורן , בור, זרחן ועוד…

חומרים פולימרים! אורגנים אי- אורגנים טבעיים סינתטיים מעובדים סינתטיים חומרים פלסטיים חומר סיבים נגזרות תאית שרפיי קנאין צבעים חומרים פלסטיים גומי פוליסוכרים חלבונים פוליאיזופרן דבקים סיבים דבקים סיבים דבקים סיבים

לפי חמש קבוצות עיקריות: חומרים פלסטיים, גומי לסוגיו, סיבים, ציפויים ודבקים. קיימים פולימרים טבעיים רבים. ורובם שימשו את האדם מתקופות קדומות, למשל העור, המשי וחלבונים אחרים, העמילן, הצמר, הכותנה, התאית, שרפיי העצים והגומי. באמצע המאה ה- 19 הכירו לראשונה בתכונותיהם המיוחדות של הפולימרים הטבעיים. הוכח בשנות ה- 20 של מאה זו על ידי שטאודינגר ובנפרד ע”י קארתורס מחברת די פון דה נמור ושות’ כי אמנם לפנינו פולימרים ענקיים. אף שהמבנה הכימי שלהם לא היה ידוע, התחיל השימוש בהם באמצע המאה ה- 19. בתחילת המאה ה-20 פותחו שיטות לעיבוד פולימרים טבעיים, בעיקר תאית ולשינויים.

N CH = CH (CH - CH ) 2 2 2 2 N מנגנוני הפלימור העיקריים הם: א. פילמור בחיבור או בשרשרת ב. פילמור בעיבוי או בשלבים. המונומרים המתפלמים בחיבור הם לרוב תרכובות במכילות קשרים כפולים, שמסוגלים להיפתח וליצור שרשרת. לדוגמה: N פרודות של אתילן יוצרות שרשרת פוליאתילן באורך של N יחידות: N CH = CH (CH - CH ) 2 2 2 2 N פילמור בחיבור יכול להתבצע במנגנון של רדיקלים חופשיים או במנגנון יוני, התגובה היא תגובת שרשרת ולהתחלתה נדרש “איניציאטור”.

איניציאטור: על תחמוצות אורגניות או תרכובות שמתפרקות בחום או בקרינה לרדיקלים חופשיים, שאחד מהם מתחבר למונומר ומתחיל בכך את השרשרת. בשיטת פילמור חדישה יותר, הנקראת פילמור קואורדינטיווי או סטראוספציפי, משתמשים בזרזים מורכבים מיוחדים, העשויים מתרכובת אורגנומתכתית ומכלוריד של מתכת מעבר כטיטניום, זרזים אלה יוצרים שרשרת מסודרת ביותר.

אחרי האיניציאציה בא שלב הגידול, בו מתחברים המונומרים לקצה השרשרת הגדלה בשלב הסיום נפסק גידול השרשרת. קיימות תגובות מעבר, בהן מועבר הגידול לפרודה זרה או למונומר. כאשר המעבר הוא לפרודה של פולימר גמור. מתקבלות הסתעפויות היוצאות מהשרשרת העיקרית. המונומרים המתפלמרים בחיבור: המונומרים הנפוצים ביותר בפילמור בחיבור משתייכים לקבוצת הווינילים ומבנם הכללי הוא R.CH = CRX הוא לרוב מימן, ויחידת החילוץ X עשויה להיות מימן, הלוגן, פניל, קבוצה אסטרית, ציאן ועוד… הפולימרים המתקבלים ממונומרים אלה הם מחשוי החומרים הפלסטיים: פוליאתילן, פוליווניל כלוריד, פוליסטירן, פוליוויניל אצטט, פוליאקרילוניטריל ועוד… רוב המונומרים הוויניליים מפולמרים בשיטת הרדיקלים החופשיים או באיניציאציה יונית.

קבוצה נוספת של מונומרים המתפלמים בחיבור הם הדיאנים קבוצה נוספת של מונומרים המתפלמים בחיבור הם הדיאנים. דרגת הפילמור (המספר הממוצע של יחידות המונומר הקשורות בשרשרת הפולימרים) נקבעת בפילמור בחיבור לפי כמות האיניציאטור ונוכחות חומרים מעבירי שרשדרת. הפילמור בחיבור משחרר חום רב, ויש צורך בפיקוח על הטמפרטורה מכיוון שעליית הטמפרטורה גורמת, בין היתר, להיווצרות שרשרות קצרות יותר. לרוב, התגובה מהירה מאוד, צמיגות המערכת עולה במהירות, דבר המקשה על הפיקוח ועל מעבר החום, וכבר בשלבים הראשונים נוצרות שרשרות ארוכות בצד מונומרים שטרם התפלמרו. פולימרים של עיבוי מתקבלים בתגובה בין שני מונומרים בעלי קבוצות פעילות שונות. בתגובה זאת נקשרים שני המונומרים לדימר ומכאן לטרימר, טטרמר וכך הלאה עד ליצירת שרשרת ארוכה. בפילמור זה, על כל מונומר להכיל לפחות שתי קבוצות פונקציונליות. ניתן לקבל פולימר של עיבוי גם ממונומר יחיד, אם הוא מכיל שתי קבוצות נוגדות. לרוב נפרשים בתהליך חומרי- לוואי, כמו מים או מימן כלורי.

המשך פילמור בעיבוי: בפילמור בעיבוי נקבעת דרגת הפילמור בקביעת היחס הכמותי בין שני המונומרים, נוכחות מונומרים חד-קבוצתיים, או בבקרת הכמות של חומרי-הלוואי המשתחררים. בפילמור בעיבוי הטמפרטורה והצמיגות עולות במתינות כי המשקל המולקולרי עולה בשלבים, ונהוג הפילמור- במסה, לרוב בתהליך מנתי. קיימים פולימרים המופקים בשילוב שני מנגנוני הפילמור (חיבור ועיבוי): פוליאסטרים לא רוויים וסיליקונים אחדים מתפלמרים, לראשונה שעיבוי, לשרשרות לא רוויות, ואלה מתפלמרות בחיבור לתוצר סופי.

מרבית המונומרים ניתנים לפילמור לקופולמרים ביחסים כמותיים שונים, ובכך יוצרים מגוון עשיר של פולימרים. יחס המונומרים נקבע לפי תנאי הייצור והפעילות היחסית של כל מונומר. ידועים מספר סוגי מבנה מסודרים של קופולומרים, המקנים להם תכונות מבוקרות. המבנה הנפוץ הוא של קופולומר אקראי.

המבנה המרחבי שרשרת הפולימרים עשויה להיות קווית, בעלת הסתעפויות צדדיות, או מורכבת משרשרות המחוברות זו לזו ויוצרות מבנה תלת- מימדי מצולב. המבנה קובע את תכונות הפולימר ואת דרכי עיבודו. פולימר ששרשרותיו קוויות או מסתעפות, ניתן להתכה ולהמסה וקרוי תרמופלסטי. ההסתעפויות מורידות את הצמיגות, הצפיפות ונקודת ההיתוך, ומקילות על העיבוד, אך פוגמות בחוזק. מרבית המונומרים הווינליים ויוצרי הסיבים מתפלמרים לשרשרת קווית. כזה הוא גם המבנה הפוליאתילן בעל צפיפות גבוהה. לעומתו, לפוליאתילן בעל צפיפות נמוכה מבנה מסועף.

משקל מולקולרי Mw Mn Mn Mw Mv Mn Mw גודלה של פרודת הפולימר מובע במונחים של משקל מולקולרי או של דרגת- הפילמור. שרשרות הפולימרים אינן בעלות אורך קבוע ומשתמשים בממו7צע המשקל המולקולרי ובאומדנים של התפלגותו. שימושיים ביותר הם הממוצע החשבוני של המשקל המולקולרי והמומנט השני שלו . תמיד גדול מ- והיחס ביניהם הוא אחד האומדנים לרוחב וההתפלגות. בפולימרים סינתטיים היחס הוא 2 ל- 50. אורך השרשרת קובע רבות מהתכונות הפיסיקליות של הפולימר, ונמדד באמצעותן. צמיגות הפולימרים, בהתך או בתמיסה, עולה הרבה עם עליה קטנה במשקל המולקולרי, והמהווה פרמטר נוח לקביעתו. הערך המתקבל מכונה והוא נמוך במקצת מ . מתקבל ממידת תכונות קוליגטיוויות של תמיסות הפולימרים. Mw Mn Mn Mw Mv Mn Mw

חוזק הפולימרים החוזק של הפולימרים עולה עם עליית המשקל המולקולרי. עד לדרגת פילמור כ 500-600 עליית החוזק מהירה, והיא מתונה מעל דרגה זאת. המשקל המולקולרי של רוב הפולימרים השימושיים הוא 20.000-200.000 וע”ע סיבים; עור; פלסטיים,חומרים; קאוצ’וק.

פיתוח תעשיית הדבקים הפולימרים הביאה לסינתדת מונומרים ציאנואקריליטים המתפלמרים במהירות רבה בהשפעת מים, חומרים אלה משמשים ברפואה כעוצרי- דם במקרי פגיעות בכבד ובכליות. ייצור הפולימרים הסינתטיים מתרחב במהירות, בעולם ובישראל. כך, למשל, ייצרו בישראל ב- 1969 15.715 טון פוליאתילן, 8.519 טון פוליוויניל כלוריד, טוו 4.366 טון בדים סינתטיים ו- 580 טון בדים מלאכותיים וע”ע דבק; טכסטיל; הסיבים הטבעיים השונים; ניר; עץ; פוליסכרים; פלסטיים,חומרים.

עכשיו אני מקווה שאתה מבין זהו סיימתי… עכשיו אני מקווה שאתה מבין מה זה פולימרים. כן, אני מבין הכל תודה רבה לך! אני מאוד מעריך את זה שטרחת בשבילי אני שמח!!!! סוף סוף אני מבין!

בביליוגרפיה אנציקלופדית “אביב” האנציקלופדיה העברית אינטרנט- לקחתי מושג אחד מעבודה מוכנה באתר “עבודות”