Compusi macromoleculari

In natura in organismele vii - animale si vegetale - exista numeroase substante care au molecule formate dintr-un mare numar de atomi, masa lor fiind mai mare decat valoarea 10⁴ u.a.m. si putand ajunge pina la mase de ordinul 10⁶ .Acceste substante au fost denumite macromolecule.

In structura unei substante macromoleculare putem identifica grupari identice de atomi, care se repeta intr-un numar variabil, in functie de natura monomerilor. O astfel de grupare se numeste unitate structurala sau unitate repetitiva. Numarul unitatilor structurale dintr-o macromolecula se exprima prin gradul de polimerizare - n, care se determina prin relatia:

n = M/m,

in care M este masa moleculara a polimerului iar m - masa monomerului. Deoarece procesul de obtinere al polimerilor este dificil de controlat, nu se obtin macromolecule cu mase identice si de aceea vorbim mai degraba de o masa moleculara medie a polimerului si implicit de un grad mediu de polimerizare.

In alcatuirea compusilor macromoleculari pot intra monomeri de acelasi tip - monomeri identici (A), caz in care rezulta homopolimeri:

n A → -[A]_n-

sau monomeri diferiti (A + B), cand se obtin copolimeri:

n A + n B → -[A-B]_n-

Polimerii si copolimerii obtinuti prin unirea monomerilor pot avea structuri macromoleculare liniare sau filiforme, ramificate si reticulate (sau tridimensionale).

In functie de structura compusilor macromoleculari starea fizica a acestora poate fi:

amorfa sau

cristalina.

In cazul in care in macromoleculele polimerilor structura amorfa alterneaza cu zone cristaline cu un inalt grad de aranjare si daca ele sunt orientate intr-o singura directie, atunci duritatea si rezistenta la intindere a polimerilor creste foarte mult.

Dupa modul de comportare la incalzire substantele macromoleculare pot fi grupate in substante:

- termoreactive sau termorigide (se formeaza la cald si dupa racire devin rigide si nu mai pot fi prelucrate prin incalzire repetata; un ex. fiind rasinile fenolformaldehidice sau bachelitele) si

-termoplaste (pot suferi modificari reversibile prin incalziri si raciri repetate: poli­etena, polistiren, PVC etc.).

In functie de modul de obtinere compusii macromoleculari pot fi impartiti in produsi de:

a) polimerizare (polistiren, polietena);

b) policondensare (rasini fenol-formaldehidice, aminoplaste);

c) obtinuti prin prelucrarea unor macromolecule naturale (galalitul, celuloidul, celofanul-

acestia facind parte din categoria polimerilor artificiali).

a) Reactia de polimerizare reprezinta procesul prin care un numar de molecule mici se unesc intre ele printr-o reactie de aditie repetata.

Dupa valorile gradului de polimerizare (n) se disting :

-polimeri inferiori unde ( n) are valori intre 2-10 unitati

-polimeri superiori sau inalti unde (n) are valori de ordinul sutelor sau miilor.

O reactie foarte cunoscuta datorita importantei compusilor macromoleculari obtinuti este reactia de polimerizare vinilica:

n CH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)n masa moleculara mai mare decat 18000

etena polietena

clorura de vinil policlorura de vinil masa moleculara aproximativ 40000

acrilonitril poliacrilonitril masa moleculara (35000-80000)

b) Reactia de policondensare reprezinta procesul chimic prin care se formeaza noi legaturi chimi­ce intre atomi apartinand unor molecule organice diferite.Condensarea este insotita de eliminarea unor subproduse, cu molecule mici. De exemplu apa, alcool, etc.

O reactie reprezentativa este reactia de obtinere a poliamidelor ca de exemplu: obtinerea polihe­xametilenadipamidei ( nailon 6,6)

n HOOC-(CH₂)₄-COOH + n(h₂n-(CH₂)₆-NH₂ ) → -[CO-(CH₂)₆-CO-NH-(CH₂)₆-NH]n- +nH₂O

acid adipic hexametilendiamina polihexametilenadipamida

Proprietatile fizico-mecanice ale polimerilor variaza in limite largi, fiind determinate in principal de natura si marimea macromoleculelor, de modul de aranjare a atomilor sau grupelor de atomi in molecule, de energia legaturilor dintre acestea precum si de numarul si tipul legaturilor intermolecu­lare.

Stabilitatea chimica a polimerilor este superioara metalelor folosite in industrie din care cauza acestia si-au gasit aplicabilitate in domenii in care se lucreaza cu agenti corozivi, la constructia unor aparate sau la acoperiri de protectie.

Stabilitatea termica a polimerilor este influentata de:

- tipul gruparilor functionale din molecula;

- numarul gruparilor metilenice din monomeri;

- prezenta nucleelor aromatice;

- marimea moleculelor etc.

Se poate constata ca o stabilitate termica crescuta prezinta polimerii care au o simetrie intramo­leculara a nucleelor aromatice (aminice) precum si cei care au un numar mare de grupari metilenice.

Stabilitatea termica a polimerilor poate fi ameliorata prin adaugarea in masa acestora a unor in­gredienti cum sunt sticla si azbestul.Degradarea polimerilor se produce sub actiunea independenta sau concomitenta a unor factori de mediu cum ar fi: lumina, umiditatea, temperatura, aerul si micro­climatul biologic.

Pentru ameliorarea unor proprietati polimerii naturali sau sintetici se amesteca cu diverse alte substante in scopul ameliorarii unora dintre proprietatile lor, in functie de destinatia ulterioara dorita.