Поликондензацията е ... Реакция на поликондензация: пример, свойства и приемане

Кондензацията е основата за създаване на полимерни синтетични материали: поливинилхлорид, олефини. Когато се използват основни варианти на мономери, е възможно да се получат милиони тонове нови полимерни вещества чрез съполикондензация. Понастоящем съществуват различни методи, които позволяват не само да се създават вещества, но и да се повлияе на разпределението на молекулните тегла на полимерите.

Функции на процеса

Реакцията на поликондензация е процес на получаване на полимер чрез постепенно прилепване на молекули на полифункционални мономери един към друг. В този случай се изолират нискомолекулни продукти.

Въз основа на този процес може да се има предвид заместваща реакция. Поради изолирането на страничните продукти, има разлики в елементарния състав на полимера и изходния мономер.

Реакцията на поликондензация на аминокиселината се свързва с образуването на водни молекули по време на взаимодействието на амино и карбоксилните групи на съседните молекули. В този случай първият етап на реакцията е свързан с образуването на димери, след което те се превръщат в високо молекулярни вещества.

Реакцията на поликондензация, пример, за която разглеждаме, се характеризира със способността да се образуват стабилни вещества на всеки етап. Димери, тримери и полимери, получени чрез взаимодействието на аминокиселини, могат да бъдат изолирани във всички междинни етапи от реакционната смес.

Така че, поликондензацията е стъпаловиден процес. За да продължите, се нуждаете от мономери на мономери, които се състоят от две функционални групи, които могат да взаимодействат един с друг.

Наличието на функционални групи позволява на олигомерите да реагират не само помежду си, но и с мономери. Това взаимодействие характеризира растежа на полимерната верига. Ако началните мономери имат две функционални групи, веригата расте в една посока, което води до образуването на линейни молекули.

Поликондензацията е реакция, резултат от която ще бъдат продукти, които са способни на последващо взаимодействие.

класификация

Реакцията на поликондензация, пример за която може да бъде записана за много органични вещества, дава представа за сложността на текущото взаимодействие.

Понастоящем такива процеси обикновено се класифицират според определени критерии:

• тип на връзката между връзките;
• количеството мономери, участващи в реакцията;
• процесния механизъм.

Каква е разликата между реакцията на поликондензация за различните класове органични вещества? Например, полиамидите използват амини и карбоксилни киселини като изходни компоненти. По време на постепенното взаимодействие между мономерите се наблюдава образуване на полимер и водни молекули.

При естерификацията изходните материали са алкохол и карбоксилна киселина, а условието за получаването на естера е използването на концентрирана сярна киселина като катализатор.

Как протича поликондензацията? Примери за взаимодействия показват, че в зависимост от броя на мономерите може да се разграничи хомо- и хетеропо-кондензация. Например, за хомополикондензация, мономерите ще бъдат представени от вещества, имащи подобни функционални групи. В този случай, кондензацията е комбинация от началните вещества и отделянето на вода. Пример е реакцията между няколко аминокиселини, водещи до образуването на полипептид (протеинова молекула).

Механизъм на процеса

В зависимост от характеристиките на потока възстановени обратим (равновесие) и необратимо (nonequilibrium) поликондензация. Това разделяне може да бъде обяснено с наличието или отсъствието на разрушителни реакции, които включват използването на нискомолекулни процеси, различна активност на мономери, както и позволяват разлики в кинетичните и термодинамични фактори. Такива взаимодействия се характеризират с ниски равновесни константи, незначителна скорост на процеса, реакционно време, високи температури.

В много случаи за необратими процеси е характерно използването на мономери, характеризиращи се с висока реактивност.

Високите скорости на процеса, използващи мономер от този тип, обясняват избора на нискотемпературна и интерфациална поликондензация в разтвора. Необратимостта на процеса се дължи на ниската температура на реакционната смес, производството на химикал с ниска активност. В органичната химия съществуват и такива варианти на неравновесната поликондензация, които текат при топене при високи температури. Пример за такъв процес е производственият процес от диоли и дихалогенни производни дикарбоксилни киселини полиестери.

Уравнението на Кародърс

Дълбочина поликондензация свързан с цялостно отстраняване на реакционната среда продукти от видове с ниско молекулно тегло, които предотвратяват изместването на процеса за формиране на полимерно съединение.

Между дълбочината на процеса и степента на полимеризация има връзка, която е комбинирана в математическа формула. В реакцията на поликондензация, две функционални групи и една мономерна молекула изчезват. Тъй като по време на преминаването на процеса се изразходва известно количество молекули, дълбочината на реакцията е свързана с фракцията на реагираните функционални групи.

Колкото по-голямо е взаимодействието, толкова по-висока е степента на полимеризация. Дълбочината на процеса се характеризира с продължителността на реакцията, мащаба на макромолекулите. Каква е разликата между полимеризацията и поликондензацията? На първо място, естеството на потока, както и скоростта на процеса.

Причини за спиране на процеса

Задържането на растежа на полимерната верига се дължи на различни химически и физически причини. Като основни фактори, допринасящи за спирането на синтеза на полимерното съединение, ние различаваме:

• увеличаване на вискозитета на средата;
• намаляване на скоростта на дифузионния процес;
• намаляване на концентрацията на взаимодействащи вещества;
• понижаване на температурата.

С увеличаването на вискозитета на реакционната среда, както и с намаляването на концентрацията на функционалните групи, вероятността от сблъсък на молекулите намалява, последвано от спиране на растежния процес.

Сред химическите причини за забавянето на поликондензацията са:

• промяна в химичния състав на функционалните групи;
• непропорционално количество мономери;
• наличие в системата на нискомолекулен реакционен продукт;
• равновесие между директни и обратни реакции.

Специфичност на кинетиката

Реакциите на полимеризация и поликондензация са свързани с промяна в скоростта на взаимодействие. Да анализираме основните кинетични процеси на примера на процеса на полиестерификация.

Киселинният катализ продължава по два етапа. Първо, се наблюдава протониране на киселината, изходния реагент, с киселина, служеща като катализатор.

По време на атаката, реагентът на алкохолната група разлага междинното съединение към реакционния продукт. За потока на директна реакция е важно да се отстранят своевременно водните молекули от реакционната смес. Постепенно скоростта на процеса намалява, причинена от увеличаване на относителното молекулно тегло на поликондензационния продукт.

Ако в края на молекулите се използват еквивалентни количества от функционални групи, взаимодействието може да се осъществи за дълго време, докато се създаде огромна макромолекула.

Опции на процеса

Полимеризацията и поликондензацията са важни процеси, използвани в съвременното химическо производство. Има няколко лабораторни и индустриални метода за провеждане на процеса на поликондензация:

• в разтвор;
• в стопилката;
• под формата на междуфазов процес;
• в емулсията;
• върху матриците.

Реакциите в стопилки са необходими за получаването на полиамиди и полиестери. По принцип в стопилката равновесната поликондензация продължава в два етапа. Първо взаимодействие се появява под вакуум, като по този начин се избягва топлинна окислително разграждане на мономерите и поликондензация продукти гарантира постепенното нагряване на реакционната смес, пълното отстраняване на продукти с ниско молекулно тегло.

Важни факти

Повечето реакции се провеждат без катализатор. Вакуумирането на стопилката във втория етап на реакцията е придружено от пълно пречистване на полимера, така че няма нужда допълнително да се извършва труден процес на повторно утаяване. Няма увеличение внезапна температура в първия етап на взаимодействие, тъй като това може да доведе до частично изпаряване на мономер, нарушаване на съотношението на взаимодействащи реагентите.

Полимеризация: характеристики и примери

Този процес се характеризира с използването на единичен изходен мономер. Например, чрез такава реакция полиетилен може да бъде получен от изходния алкен.

Характерна особеност на полимеризацията е образуването на големи полимерни молекули с определен брой повтарящи се структурни единици.

заключение

Чрез поликондензация, е възможно да се получат много полимери, които са търсени в различни съвременни индустрии. Например, фенол-формалдехидни смоли могат да бъдат изолирани по време на този процес. Взаимодействието на формалдехид и фенол се придружава от образуването на междинно съединение (фенолов алкохол) на първия етап. След това възниква кондензация, водеща до образуването на високомолекулно съединение - фенол-формалдехидна смола.

Продуктът, получен чрез поликондензация, намери своето приложение при създаването на разнообразни съвременни материали. Фенопласти, които се основават на това съединение, имат отлични топлоизолационни характеристики, така че са в търсенето в строителството.

Полиерите, полиамидите, получени чрез поликондензация, се използват в медицината, инженерството, химическата продукция.