Если вы когда-нибудь делали длинную бумажную цепочку, у вас уже есть визуальный образ полимера. Термин происходит от греческих слов поли, что означает «много», и мерос, что означает «часть». Объедините их, и вы получите «много частей». Самое простое определение полимера - это длинная цепь, образованная путем соединения множества более мелких молекул, называемых мономерами.
В то время как бумажная цепочка представляет собой простое изображение полимера, в практических приложениях полимеры имеют гораздо более широкое применение. Они составляют компоненты многих предметов, используемых в повседневной жизни: пластиковые контейнеры, нейлоновые изделия, резиновые шины и многое другое.
Чтобы понять полимеры, нам сначала нужно познакомиться с мономером, который представляет собой единую молекулу, способную соединяться как минимум с двумя другими мономерами. Процесс соединения называется полимеризацией, при котором две отдельные молекулы одного или разных типов связываются за счет общих пар электронов. Этот союз образует ковалентную связь.
Когда мономеры соединяются с другими мономерами в процессе создания ковалентных связей, они образуют более крупные молекулы, называемые полимерами. Слово «полимер» представляет любое неопределенное количество мономерных звеньев - просто любое количество, превышающее единицу.
Количество связей, создаваемых мономерами, определяет результирующую химическую структуру полимера. Если мономер связывается только с двумя другими молекулами, в результате образуется цепочечная структура. Если он связывается с тремя или более молекулами, то могут образовываться трехмерные сшитые структуры.
Полимеры могут встречаться в природе, или мы можем их производить. Два распространенных примера природного полимера - это основные химические вещества, определяющие жизнь: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Другие встречающиеся в природе полимеры включают шелк, шерсть, волосы, ногти на руках и ногах, целлюлозу и белки.
Искусственные полимеры часто называют пластмассами; они могут быть сформированы и отлиты в различные формы для многих бытовых и промышленных целей. Большинство синтетических полимеров получают из нефтяного масла, и различные типы включают нейлон, полиэтилен, полиэстер, вискозу, тефлон и эпоксидную смолу. Пластмассовые или резиновые предметы, с которыми вы сталкиваетесь ежедневно, представляют собой разновидность полимера.
Происхождение искусственных полимеров восходит к Центральной Америке и древним ацтекам, ольмекам и майя, которые изготавливали форму каучука, комбинируя натуральный латекс, содержащийся в растениях, с соком лозы ипомеи. Полученная резина была более податливой, чем хрупкий латекс, и использовалась для изготовления сандалий, а также мячей для церемониальных игр. Примерно через 3000 лет после того, как жители Центральной Америки начали играть в мяч, Чарльз Гудиер соединил натуральный каучук с серой, чтобы создать вулканизированный каучук, полимерное вещество, популярное и сегодня. Вы можете узнать название Goodyear по марке автомобильных шин.
Во время своего дня остановитесь и рассмотрите все строения вокруг вас. Трудно поверить, что пластиковый контейнер для лимонада, чехол для вашего смартфона или шины, которые доставят вас туда, куда вам нужно, - все это результат связывания крошечных отдельных мономеров в полимеры. Сила в количестве, верно?
Часто задаваемые вопросы
Из чего состоит полимер?
Полимер состоит из множества более мелких единиц, называемых мономерами.