Polykondenzace je ... Polykondenzační reakce: příklad vlastností a příjmu

Kondenzace je základem pro výrobu polymerních syntetických materiálů: polyvinylchlorid, olefiny. Při použití základních verzí monomerů je možné získat kopolykondenzací miliony tun nových polymerních látek. V současnosti existují různé metody, které umožňují nejen vytvářet látky, ale také ovlivňovat distribuci molekulových hmotností polymerů.

Funkce procesu

Polykondenzační reakce je proces získání polymeru postupným přiložením molekul polyfunkčních monomerů k sobě navzájem. V tomto případě jsou izolovány nízkomolekulární produkty.

Základem tohoto procesu lze uvažovat substituční reakce. Kvůli izolaci vedlejších produktů existují rozdíly v elementárním složení polymeru a počátečního monomeru.

Polykondenzační reakce aminokyseliny je spojena s tvorbou molekul vody během interakce aminových a karboxylových skupin sousedních molekul. V tomto případě je první stupeň reakce spojen s tvorbou dimerů, pak se převádějí na vysokomolekulární látky.

Polykondenzační reakce, jejíž příklad se zamýšlí, je charakterizován schopností vytvářet stabilní látky v každém stupni. Dimery, trimery a polymery produkované interakcí aminokyselin mohou být izolovány ve všech meziproduktech z reakční směsi.

Takže polykondenzace je postupný proces. Chcete-li pokračovat, potřebujete molekuly monomerů, které se skládají ze dvou funkčních skupin, které mohou navzájem ovlivňovat.

Přítomnost funkčních skupin umožňuje, aby oligomery reagovaly nejen vzájemně, ale také s monomery. Tato interakce charakterizuje růst polymerního řetězce. Pokud počáteční monomery mají dvě funkční skupiny, řetězec roste v jednom směru, což vede k tvorbě lineárních molekul.

Polykondenzace je reakcí, výsledkem čehož budou produkty, které jsou schopné následné interakce.

Klasifikace

Polykondenzační reakce, jejíž příklad může být zapsán pro mnoho organických látek, dává představu o složitosti probíhající interakce.

V současné době jsou takové procesy obvykle klasifikovány podle určitých kritérií:

• druh spojení mezi odkazy;
• množství monomerů účastnících se reakce;
• procesního mechanismu.

Jaký je rozdíl mezi polykondenzační reakcí pro různé třídy organických látek? Například polyamidy používají jako výchozí složky aminy a karboxylové kyseliny. Během postupné interakce mezi monomery se pozoruje tvorba polymeru a molekul vody.

Při esterifikaci jsou výchozím materiálem alkohol a karboxylová kyselina a podmínkou přípravy esteru je použití koncentrované kyseliny sírové jako katalyzátoru.

Jak vzniká polykondenzace? Příklady interakcí naznačují, že v závislosti na počtu monomerů lze rozlišit homo- a heteropolykondenzace. Například pro homopolykondenzace budou monomery reprezentovány látkami majícími podobné funkční skupiny. V tomto případě je kondenzace kombinací výchozích látek s uvolněním vody. Příkladem je reakce mezi několika aminokyselinami, což vede k tvorbě polypeptidu (proteinové molekuly).

Procesní mechanismus

V závislosti na charakteristikách toku je izolována reverzibilní (rovnovážná) a nevratná (nerovnovážná) polykondenzace. Takové dělení lze vysvětlit přítomností nebo nepřítomností ničivých reakcí, které zahrnují použití procesů s nízkou molekulovou hmotností, různé aktivity monomerů a rovněž umožňují rozdíly v kinetických a termodynamických faktorech. Takové interakce jsou charakterizovány nízkou rovnovážnou konstantou, nepodstatnou rychlostí procesu, reakčním časem, vysokými teplotami.

V mnoha případech je u nevratných procesů charakteristické použití monomerů charakterizovaných vysokou reaktivitou.

Vysoké procesní rychlosti s použitím monomeru tohoto typu vysvětlují výběr nízkoteplotní a mezifázové polykondenzace v roztoku. Nevratnost procesu je způsobena nízkou teplotou reakční směsi, produkcí chemie s nízkou aktivitou. V organické chemii existují také takové varianty nerovnovážné polykondenzace, které proudí v taveninách při vysokých teplotách. Příkladem takového procesu je výrobní proces od diolů a dihalogenových derivátů dikarboxylové kyseliny polyethery.

Carothersova rovnice

Hloubka polykondenzace spojené s důkladným odstraněním reakčního média produkty o nízké molekulové hmotnosti, které zabraňují posunutí procesu směrem k vytvoření polymerní sloučeniny.

Mezi hloubkou procesu a stupněm polymerace existuje vztah, který byl spojen do matematického vzorce. Při polykondenzační reakci zmizí dvě funkční skupiny a jedna molekula monomeru. Vzhledem k tomu, že během průchodu procesu se spotřebuje určité množství molekul, hloubka reakce se vztahuje na podíl reakčních funkčních skupin.

Čím větší je interakce, tím vyšší stupeň polymerace. Hloubka procesu je charakterizována dobou trvání reakce, velikostí makromolekul. Jaký je rozdíl mezi polymerací a polykondenzací? Za prvé, povahu toku, stejně jako rychlost procesu.

Důvody pro zastavení procesu

Zastavení růstu polymerního řetězce je způsobeno různými chemickými a fyzikálními příčinami. Jako hlavní faktory, které přispívají k zastavení syntézy polymerní sloučeniny, rozlišujeme:

• zvýšení viskozity média;
• snížení rychlosti difuzního procesu;
• snížení koncentrace interakčních látek;
• snížení teploty.

Vzhledem k tomu, že se viskozita reakčního média zvyšuje, stejně jako pokles koncentrace funkčních skupin, snižuje se pravděpodobnost srážky molekul a následuje zastavení růstového procesu.

Mezi chemické důvody zpomalení polykondenzace patří:

• změna chemického složení funkčních skupin;
• nepřiměřené množství monomerů;
• přítomnost nízkomolekulárních reakčních produktů v systému;
• rovnováha mezi přímými a reverzními reakcemi.

Specificita kinetiky

Polymerizační a polykondenzační reakce jsou spojeny se změnou rychlosti interakce. Podívejme se na základní kinetické procesy na příkladu procesu polyesterifikace.

Kyselá katalýza probíhá ve dvou fázích. Nejprve je pozorována protonace kyseliny, výchozího činidla, s kyselinou sloužící jako katalyzátor.

Během útoku činidlo alkoholové skupiny rozkládá meziprodukt na reakční produkt. Pro tok přímých reakcí je důležité včas odstranit molekuly vody z reakční směsi. Postupně se rychlost procesu snižuje, což je způsobeno zvýšením relativní molekulové hmotnosti polykondenzačního produktu.

V případě ekvivalentních množství funkčních skupin na koncích molekulární interakce může být dlouhou dobu, až se vytvoří obří makromolekula.

Možnosti procesu

Polymerizace a polykondenzace jsou důležité procesy používané v moderní chemické výrobě. Existuje několik laboratorních a průmyslových metod pro provádění procesu polykondenzace:

• v roztoku;
• v tavenině;
• ve formě mezifázového procesu;
• v emulzi;
• na matricích.

Reakce v taveninách jsou nezbytné pro přípravu polyamidů a polyesterů. V principu v tavenině probíhá rovnovážná polykondenzace ve dvou fázích. Zpočátku se interakce provádí ve vakuu, který zabraňuje termo-oxidační degradaci monomerů, stejně jako polykondenzační produkty, zaručuje postupné zahřívání reakční směsi, úplné odstranění nízkomolekulárních produktů.

Důležité skutečnosti

Většina reakcí se provádí bez použití katalyzátoru. Evakuace taveniny v druhém stupni reakce je doprovázena kompletní čištění polymeru, není třeba provádět časově náročný proces dále srážením. Č náhlé zvýšení teploty v první fázi interakce, protože to může vést k částečnému odpařování monomeru, narušení poměru interagujících reakčních složek.

Polymerizace: vlastnosti a příklady

Tento postup je charakterizován použitím jediného výchozího monomeru. Například takovouto reakcí lze získat polyethylen z výchozího alkénu.

Vlastností polymerace je tvorba velkých molekul polymeru s daným počtem opakujících se strukturních jednotek.

Závěr

Polykondenzací je možné získat mnoho polymerů, které jsou v poptávce v různých moderních průmyslových odvětvích. Například fenol-formaldehydové pryskyřice mohou být během tohoto procesu izolovány. Interakce formaldehydu a fenolu je doprovázena tvorbou meziproduktu (fenolalkoholu) v prvním stupni. Pak dochází ke kondenzaci, což vede k tvorbě vysokomolekulárních sloučenin - fenol-formaldehydové pryskyřice.

Výrobek získaný polykondenzací našel svou aplikaci při tvorbě různých moderních materiálů. Fenoplasty, které jsou založeny na této sloučenině, mají vynikající tepelně izolační charakteristiky, takže jsou v poptávce ve stavebnictví.

Polyestery, polyamidy získané polykondenzací, se používají v lékařství, strojírenství, chemické výrobě.