Полимеризация белка

Содержание
  1. 4.2.4. Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки
  2. Реакции полимеризации
  3. Полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и исходные мономеры
  4. Реакции поликонденсации
  5. Пластмассы
  6. Каучуки
  7. Волокна
  8. Классификация волокон по их происхождению
  9. Белки, их строение и функции
  10. Введение
  11. 1.Аминокислотныйсостав белков
  12. 2.Классификациябелков в зависимости от строения
  13. 3.Строение белков
  14. 4.Функции белковв организме
  15. Выводы
  16. Список литературы
  17. Полимеры, волокна, каучуки
  18. Классификация по структуре
  19. Классификация по происхождению
  20. Классификация по химическому характеру
  21. Классификация по способу получения
  22. Свойства полимеров
  23. Полимеризация
  24. Поликонденсация
  25. Х и м и я
  26. Реакция полимеризации
  27. Реакция поликонденсации
  28. Природные полимеры
  29. Полимеризационные смолы
  30. Конденсационные смолы

4.2.4. Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки

Полимеризация белка

Высокомолекулярными соединениями (ВМС) называют соединения с молекулярной массой более 10000.

Практически все высокомолекулярные вещества являются полимерами.

Полимеры — это вещества, молекулы которых состоят из огромного числа повторяющихся структурных звеньев, соединенных между собой химическими связями.

Полимеры могут быть получены с помощью реакций, которые можно разделить на два основных типа: это реакции полимеризации и реакции поликонденсации.

Реакции полимеризации

Реакции полимеризации — это реакции образования полимера путем объединения огромного числа молекул низкомолекулярного вещества (мономера).

Количество молекул мономера (n), объединяющихся в одну молекулу полимера, называют степенью полимеризации.

В реакцию полимеризации могут вступать соединения с кратными связями в молекулах. Если молекулы мономера одинаковы, то процесс называют гомополимеризацией, а если различны — сополимеризацией.

Примерами реакций гомополимеризации, в частности, является реакция образования полиэтилена из этилена:

Примером реакции сополимеризации является синтез бутадиен-стирольного каучука из бутадиена-1,3 и стирола:

Полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и исходные мономеры

этилен, этенполиэтилен
пропилен, пропенполипропилен
стирол, винилбензолполистирол, поливинилбензол
винилхлорид, хлористый винил, хлорэтилен, хлорэтенполивинилхлорид (ПВХ)
тетрафторэтилен (перфторэтилен)тефлон, политетрафторэтилен
изопрен (2-метилбутадиен-1,3)изопреновый каучук (натуральный)
бутадиен-1,3 (дивинил)бутадиеновый каучук, полибутадиен-1,3
хлоропрен(2-хлорбутадиен-1,3)хлоропреновый каучук
ибутадиен-1,3 (дивинил)истирол (винилбензол)бутадиенстирольный каучук

Реакции поликонденсации

Реакции поликонденсации — это реакции образования полимеров из мономеров, в ходе которых, помимо полимера, побочно образуется также низкомолекулярное вещество (чаще всего вода).

В реакции поликонденсации вступают соединения, в состав молекул которых входят какие-либо функциональные группы. При этом реакции поликонденсации по тому, один используется мономер или больше, аналогично реакциям полимеризации делятся на реакции гомополиконденсации и сополиконденсации.

К реакциям гомополиконденсации относятся:

* образование (в природе) молекул полисахарида (крахмала, целлюлозы) из молекул глюкозы:

* реакция образования капрона из ε-аминокапроновой кислоты:

К реакциям сополиконденсации относятся:

* реакция образования фенолформальдегидной смолы:

* реакция образования лавсана (полиэфирного волокна):

Пластмассы

Пластмассы — материалы на основе полимеров, которые способны под действием нагревания и давления формоваться и сохранять заданную форму после охлаждения.

Помимо высокомолекулярного вещества в состав пластмасс входят также и другие вещества, однако основным компонентом все же является полимер. Благодаря своим свойствам он связывает все компоненты в единую целую массу, в связи с чем его называют связующим.

Пластмассы в зависимости от их отношения к нагреванию делят на термопластичные полимеры (термопласты) и реактопласты.

Термопласты — вид пластмасс, способных многократно плавиться при нагревании и застывать при охлаждении, благодаря чему возможно многоразовое изменение их изначальной формы.

Реактопласты — пластмассы, молекулы которых при нагревании «сшиваются» в единую трехмерную сетчатую структуру, после чего изменить их форму уже нельзя.

Так, например, термопластами являются пластмассы на основе полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ) и т.д.

Реактопластами, в частности, являются пластмассы на основе фенолформальдегидных смол.

Каучуки

Каучуки — высокоэлластичные полимеры, углеродный скелет которых можно представить следующим образом:

Как мы видим, в молекулах каучуков имеются двойные C=C связи, т.е. каучуки являются непредельными соединениями.

Каучуки получают полимеризацией сопряженных диенов, т.е. соединений, у которых две двойные C=C связи, разделены друг от друга одной одинарной С-С связью.

Так например, особо зарекомендовавшими себя мономерами для получения каучуков являются:

1) бутадиен:

2) изопрен:

3) хлоропрен:

В общем виде (с демонстрацией только углеродного скелета) полимеризация таких соединений с образованием каучуков может быть выражена схемой:

Таким образом, исходя из представленной схемы, уравнение полимеризации изопрена будет выглядеть следующим образом:

Весьма интересным является тот факт, что впервые с каучуком познакомились не самые продвинутые в плане прогресса страны, а племена индейцев, у которых  промышленность и научно-технический прогресс отсутствовали как таковые.

Естественно, индейцы не получали каучук искусственным путем, а пользовались тем, что давала им природа: в местности, где они проживали (Южная Америка), произрастало дерево гевея, сок которого содержит до 40-50% изопренового каучука.

По этой причине изопреновый каучук называют также натуральным, однако он может быть получен и синтетическим путем.

Все остальные виды каучука (хлоропреновый, бутадиеновый) в природе не встречаются, поэтому всех их можно охарактеризовать как синтетические.

Однако каучук, не смотря на свои преимущества, имеет и ряд недостатков.

Так, например, из-за того что каучук состоит из длинных, химически не связанных между собой молекул, его свойства делают его пригодным для использования только в узком интервале температур.

На жаре каучук становится липким, даже немного текучим и неприятно пахнет, а при низких температурах подвержен затвердеванию и растрескиванию.

Технические характеристики каучука могут быть существенно улучшены его вулканизацией.

Вулканизацией каучука называют процесс его нагревания с серой, в результате которого отдельные, изначально не связанные друг с другом, молекулы каучука «сшиваются» друг с другом цепочками из атомов серы (полисульфидными «мостиками»). Схему превращения каучуков в резину на примере синтетического бутадиенового каучука можно продемонстрировать следующим образом:

Волокна

Волокнами называют материалы на основе полимеров линейного строения, пригодные для изготовления нитей, жгутов, текстильных материалов.

Классификация волокон по их происхождению

Искусственные волокна (вискозу, ацетатное волокно) получают химической обработкой уже существующих природных волокон (хлопка и льна).

Синтетические волокна получаются преимущественно реакциями поликонденсации (лавсан, капрон, нейлон).

Источник: https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/polimery

Белки, их строение и функции

Полимеризация белка

Реферат

Белки, их строениеи функции

Введение

1.Аминокислотныйсостав белков

2.Классификациябелков в зависимости от строения

3.Строениебелков

4.Функциибелков в организме

Выводы

Списоклитературы

Введение

Белки – это сложныевысокомолекулярные природные соединения,состоящие из аминокислот. В составбелков входит 20 различных аминокислот,из разных комбинаций которых получаетсябольшое многообразие белков. В организмечеловека насчитывается до 100 000 белков.белокаминокислотный фибриллярный мембранный

Молекула белкасостоит из углерода, водорода, азота,серы, кислорода. Часть белков образуеткомплексы с другими молекулами,содержащими железо, фосфор, цинк и медь.

Белки имеют большуюмолекулярную массу: яичный альбумин —36 000, гемоглобин — 152 000, миозин — 500 000.Для сравнения: молекулярная масса спирта— 46, уксусной кислоты — 60, бензола — 78[2,4,5].

1.Аминокислотныйсостав белков

Белки состоят изα-аминокислот. Основными являются 20видов α-аминокислот, хотя в клетках итканях их найдено свыше 170.

В организме человекаи других животных выделяют:

– заменимыеаминокислоты – могут образовываться;

– незаменимыеаминокислоты – не могут образовываться.

Незаменимыеаминокислоты попадают в организм вместес пищей. Растения образуют все видыаминокислот.

В зависимости отаминокислотного состава различаютбелки:

– полноценные –включают все аминокислоты;

– неполноценные -включают только некоторые аминокислоты.

Выделяют белкипростые и сложные:

– простые – содержаттолько из аминокислот;

– сложные – включаюткроме аминокислот неаминокислотныйкомпонент (простетическую группу). Онсостоит из металлов (металлопротеинов),углеводов (гликопротеинов), липидов(липопротеинов), нуклеиновых кислот(нуклеопротеинов) [1].

В аминокислотахразличают:

1) карбоксильнуюгруппу (–СООН),

2) аминогруппу(–NH2),

3) радикал илиR-группу (остальная часть молекулы),отличается у разных видов аминокислот.

В зависимости отаминогрупп и карбоксильных группразличают:

– нейтральныеаминокислоты, содержащие одну карбоксильнуюгруппу и одну аминогруппу;

– основныеаминокислоты, содержащие более однойаминогруппы;

– кислые аминокислоты,содержащие более одной карбоксильнойгруппы.

Поэтому аминокислотыпроявляют амфотерные свойства [1].

2.Классификациябелков в зависимости от строения

В зависимости отстроения выделяют группы белков:

– Фибриллярныебелки, их строение высокорегулярно,формируют полимерные соединения.

– Глобулярные белкиимеют сферическую форму, являютсяводорастворимыми.

– Мембранные белки— имеют пересекающие клеточную мембранудомены, но части их выступают из мембраныв межклеточное окружение и цитоплазмуклетки.

Различают простыеи сложные белки:

– простые содержаттолько полипептидные цепи,

– сложные включаютдополнительно неаминокислотные группы.Их подразделяют в зависимости отхимической природы простетическихгрупп:

– Гликопротеины,включают углеводы;

– Липопротеинывключают липиды;

– Металлопротеидывключают ионы металлов;

– Нуклеопротеидывключают ДНК или РНК;

– Фосфопротеинывключают части фосфорной кислоты;

– Хромопротеидывключают окрашенные остатки различнойхимической природы [2,3,4,5].

3.Строение белков

Молекулы белковвыглядят как линейные полимеры. Белкидлиной от 2 до нескольких десятковаминокислотных остатков часто обозначаютпептидами, при большей степениполимеризации — белками, но такоеделение очень относительно [2,3,4,5].

Пептидные связив белке формируются в результатевзаимодействия α-карбоксильной группы(-COOH) одной аминокислоты с α-аминогруппой(-NH2) другой аминокислоты.

Выделяют 4 уровняструктурной организации белков:

1. Первичнаяструктура— последовательность аминокислотныхостатков в полипептидной цепи (рис.1).

Важнымихарактеристиками первичной структурыстановятся устойчивые сочетанияаминокислотных остатков, несущиеопределённую функцию [2,4,5].

Рисунок 1 – Первичнаяструктура белков.

2. Вторичнаяструктура— локальное упорядочивание частиполипептидной цепи, уравношенноеводородными связями (рис.2).

Рисунок 2 – Вторичнаяструктура белков.

Основные типывторичной структуры белков:

– α-спирали —плотные витки вокруг длинной осимолекулы.

– β-листы (складчатыеслои) — несколько зигзагообразныхполипептидных цепей.

– π-спирали и др.[2,4,5].

3. Третичнаяструктура— пространственная форма полипептиднойцепи (рис.3). Включает части вторичнойструктуры, уравновешенные разнымивидами взаимодействий, но основная рольпринадлежит гидрофобным [2,4,5].

Рисунок 3 – Третичнаяструктура белков.

4. Четвертичнаяструктура(субъединичная, доменная) — взаимноеместоположение нескольких полипептидныхцепей в структуре единого белковогокомплекса (рис.4).

Молекулы белка счетвертичной структурой синтезируютсяна рибосомах по отдельности и толькозатем формируют общую надмолекулярнуюструктуру. В структуре такого белкамогут быть идентичные и различающиесяполипептидные цепочки.

В уравновешиваниичетвертичной формы выделяют взаимодействия,как в третичной структуре. Надмолекулярныекомплексы могут включать десятки молекулбелка [2,4,5].

Рисунок 4 –Четвертичная структура белков.

4.Функции белковв организме

Белки – это важныекомпоненты всех живых организмов, ониучаствуют в жизнедеятельности клетки.

Поскольку один итот же белок может выполнять несколькофункций, то классификация белков по нимдостаточно условная [2,4,5].

Каталитическаяфункция

Ферменты — этобелки катализирующие разные реакции.Они способствуют расщеплению сложныхмолекул (катаболизм), их образованию(анаболизм), и др. Активный центр – эточасть белка, отвечающая за связываниесубстрата.

Выделяют 6 классовферментов:

КФ 1: Оксидоредуктазыактивизируют окислительно-восстановительныереакции;

КФ 2: Трансферазыактивизируют перенос химических группс одной молекулы субстрата на другую;

КФ 3: Гидролазыактивизируют гидролиз химическихсвязей;

КФ 4: Лиазыактивизируют разрыв химических связейбез гидролиза с формированием двойнойсвязи в одном из продуктов;

КФ 5: Изомеразыактивизируют структурные или геометрическиепревращения в молекуле субстрата;

КФ 6: Лигазыактивизируют формирование химическихсвязей между субстратами за счётгидролиза дифосфатной связи АТФ илитрифосфата [2,4,5].

Структурнаяфункция

Структурные белкиотвечают за форму клеток и органов.Многие из них являются филаментозными:например, глобулярные, растворимыемономеры актина и тубулина послеполимеризации образуют длинные нитискелета клетки. Коллаген и эластин —главные части межклеточного веществасоединительной ткани (например, хряща),а из кератина формируются волосы, ногти,перья птиц и некоторые раковины [2,4,5].

Защитная функция

У белка выделяютследующие виды защитных функций:

– Физическая защитаорганизма. В основном это белки соструктурной функцией.

– Химическая защитазаключается в соединении токсиновбелками, т.е. в детоксикации.

– Иммунная защита– белки отвечают на повреждение и наатаку патогенов [2,4,5].

Регуляторнаяфункция

Все реакции клеткиуправляются белками, они регулируютпродвижение клетки по клеточному циклу,трансляцию, транскрипцию, сплайсинг,активность других белков и др. Даннуюфункцию белки проявляют за счётферментативной активности (например,протеинкиназы), либо в результатеспецифичного связывания с другимимолекулами [2,4,5].

Сигнальнаяфункция

Это способностьмолекул передавать сигналы междуклетками, тканями, органами и организмами.Часто данную функцию объединяют срегуляторной, так как многие внутриклеточныеуправляющие белки также выполняютпередачу сигналов.

Такую функциюпроявляют белки-гормоны, цитокины,факторы роста и др. [2,4,5].

Транспортнаяфункция

Белки, участвующиев транспорте, обладают высоким сродством(аффинность) к субстрату, когда егомного, и легко высвобождают его там, гдеего мало.

Некоторые мембранныебелки осуществляют транспорт малыхмолекул через мембрану клетки, изменяяеё проницаемость. Белки-каналы состоятиз заполненных водой внутренних пор,которые помогают веществам перемещатьсячерез мембрану [2,4,5].

Запасная(резервная) функция

В виде белков можетзапасаться энергия и другие веществав семенах растений (например, глобулины7S и 11S) и яйцеклетках животных. Определенныебелки являются источником аминокислот[2,4,5].

Рецепторнаяфункция

Белковые рецепторымогут быть в цитоплазме и в клеточноймембране. При его воздействии веществана определённый участок белка происходитего конформационное изменение, в томчисле меняется конформация другой частимолекулы, и передается сигнал на другиеклеточные компоненты[2,4,5].

Моторная(двигательная) функция

Моторные белкиотвечают за движение организма. Сюдаотносится локомоция, перемещение клетоквнутри организма (например, амебоидноедвижение лейкоцитов), движение ресничеки жгутиков, а также направленный иактивный внутриклеточный транспорт[2,4,5].

Выводы

Все белки являютсяполипептидами, но не всякий полипептидявляется белком.

Каждый белок имеетсвое специфическое строение.

Функции белков ворганизме разнообразны.

Список литературы

  1. Гараев С.Н., Редкозубова Г.В., Постолати Г.В. Аминокислоты в живом организме. Кишинев, 2009. 552 с.

  2. Кнорре Д.Г., Годовикова Т.С., Мызина С.Д., Федорова О.С. Биоорганическая химия. Новосибирск, 2011. 487 с.

  3. Кузьмичева Л.В., Борченко Р.В., Новожилова О.С. Биологическая химия (Краткий курс лекций). Саранск, 2010. 154 с.

  4. Кухта В. К., Морозкина Т. С., Олецкий Э. И., Таганович А. Д. Биологическая химия. М.: Бином, 2008. 688 с.

  5. Щербак И. Г. Биологическая химия. СПб.: Издательство СПбГМУ, 2005. 480 с.

Источник: https://studfile.net/preview/8077104/

Полимеры, волокна, каучуки

Полимеризация белка

Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки.

Высокомолекулярные вещества, состоящие из больших молекул цепного строения, называются полимерами  (от греч. «поли» — много, «мерос» — часть). 

Например, полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH2=CH2:   

…-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-…или   (-CH2CH2-)n

 Молекула полимера называется макромолекулой (от греч. «макрос» — большой, длинный).   Молекулярная масса макромолекул достигает десятков — сотен тысяч (и даже миллионов) атомных единиц.

Соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.

Например, пропилен (пропен) СН2=СH–CH3 является мономером полипропилена

Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.  

Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых образуются полимеры.

Степень полимеризации – число, показывающее количество элементарных звеньев в молекуле полимера.

Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено:  (–CH2–CH2–)n.

Полимеры, макромолекулы которых построены строго определенным способом, называют регулярными.

Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH2–CHR–)n расположены упорядоченно.

Стереорегулярные полимеры обладают гораздо лучшими свойствами – пластичностью, прочностью и теплостойкостью; они способны кристаллизоваться, в отличие от нерегулярных.

Классификация по структуре

По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.

ЛинейныеРазветвленныеПространственные
Состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру.Целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капронМакромолекулы разветвленных имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основнойКрахмал Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуруРезина, фенолформальдегидные смолы

Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).

Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).

Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).

Классификация по происхождению

По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.

Природные волокнаСинтетические волокнаИскусственные
Непосредственно существуют в природе
  •  хлопок
  •  шерсть
  •  натуральный шелк
Получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации Получают модификацией натуральных полимеров
  • ацетатное волокно
  • целлулоид
  • вискоза

Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).

Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.

Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).

Классификация по химическому характеру

По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).

Полиэфирные полимерыПолиамидные полимерыЭлементоорганические
Содержат группу -СОО-Лавсан (полиэтилентерефталат)Содержат группу -СО-NH2—Найлон, капронСодержат атомы других хим. элементов (кремний и др.).Кремнийорганические полимеры

Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.

Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH2-.

Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).

Классификация по способу получения

Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.

ПолимеризацияПоликонденсация
Это присоединение одних молекул к другим за счет разрыва кратных связей. Побочные продукты, как правило, не образуются.Полиэтилен, полипропилен и др.Образование полимера происходит за счет реакции замещения. При этом образуется низкомолекулярный побочный продукт.Фенолформальдегидная смола, капрон
Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера.

Например, образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:

Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода).

Например, образование капрона протекает по механизму поликонденсации:

Свойства полимеров

По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.

ТермореактивныеТермопластичныеЭластомеры
Неплавкие и неэластичные материалы.Фенолформальдегидныесмолы, полиуретанМеняют форму при нагревании и сохраняют её.Полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид Эластичные вещества при разных температурах.Натуральный каучук, полихлоропрен


Термореактивные полимеры
— пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

Например, фенолформальдегидные смолы, полиуретан.

Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.

Например, полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.

Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.

Например, натуральный каучук.

Полимеризация

Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу. 

Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено:  (–CH2CH2–)n

Характерные признаки полимеризации.
  1. В основе полимеризации лежит реакция присоединения.
  2. Полимеризация – цепная реакция, включает стадии инициирования, роста и обрыва цепи.
  3. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.

Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.

Например, схема сополимеризации этилена с пропиленом:

Важнейшие синтетические полимеры

Изображение с портала orgchem.ru

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:

ПолимерМономерХарактеристики полимераПрименение полимера
Полиэтилен(–СН2–СН2–)nЭтиленСН2=СН2Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкийУпаковка, тара
ПолипропиленПропиленСН2=СН–СН3Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкийТрубы, упаковка, ткань (нетканый материал)
ПоливинилхлоридВинилхлоридСН2=СН–СlСинтетический линейный полимер, термопластичныйНатяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента  и т.д
ПолистиролСтиролСинтетический линейный полимер, термопластичныйУпаковка, посуда, потолочные панели
ПолиметилметакрилатМетиловый эфир метакриловой кислотыСинтетический линейный полимер, термопластичныйОчки, корпуса фар и светильников, душевые кабины, мебель и т.д
Тефлон (политетрафторэтилен)ТетрафторэтиленСинтетический линейный полимер.Термопластичный (t = 260-3200C)Обладает очень высокой химической стойкостьюПосуда, пластины утюгов, ленты и скотч, упаковка, изоляция
Искусственный каучукМономер: бутадиен-1,3 (дивинил)Синтетический, линейный,  эластомер, содержит двойные связиРезина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Натуральный каучукМономер: 2-метилбутадиен-1,3Природный, линейный, эластомер, содержит двойные связиРезина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Хлоропреновый каучукМономер: 2-хлорбутадиен-1,3Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связиРезина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Бутадиен-стирольный каучукМономеры: бутадиен-1,3 и стиролСинтетический, эластомерРезина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Полиакрилонитрил АкрилонитрилСинтетический, линейныйВолокна, пластмассы

Поликонденсация

Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов, обычно это вода.
Характерные признаки поликонденсации.
  1. В основе поликонденсации лежит реакция замещения.
  2. Поликонденсация – процесс ступенчатый, т.к. образование макромолекул происходит в результате последовательного взаимодействия мономеров, димеров или n-меров как между собой, так и друг с другом.
  3. Помимо высокомолекулярного соединения, в реакции поликонденсации образуется второе, низкомолекулярное вещество (обычно это вода).

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией поликонденсации, и области их применения:

Полимер и мономерХарактеристики полимераПрименение полимера
КапронМономер: 6-аминокапроновая кислота (лактам)Синтетический, линейный, термопластичный, очень эластичныйПолиамидные волокна (нитки, ткани, парашюты, втулки и т.д.)
НайлонМономер: 1,6-диаминогексан и адипиновая кислота (1,6-гександиовая)Синтетический, полиамидный, линейный, термопластичныйИзготовление втулок, вкладышей, ниток, одежды, гитарных струн (полиамидное волокно)
Лавсан (полиэтилентерефталат)Мономер: Этиленгликоль, терефталевая кислотаСинтетический линейный полимер, термопластичный, полиэфирныйНатяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента  и т.д
Фенолформальдегидная смолаМономеры: фенол и формальдегидСинтетический, пространственный (сетчатый) полимерПроизводство ДСП, лаков, клея (БФ-6 применяется в медицине), часто используется с наполнителями
КрахмалМономер: α-глюкозаПриродный, полиэфирный, разветвленныйПищевая, текстильная, бумажная промышленность, фармацевтика и др.
ЦеллюлозаМономер: β-глюкозаПриродный, полиэфирный, линейныйПроизводство бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, получение гидролизного спирта и др.
ДНКМономер: Дезоксирибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основанияПриродный, полиэфирный, линейныйФункционирование живых организмов
РНКМономер:  Рибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основанияПриродный, полиэфирный, линейныйФункционирование живых организмов

Источник: https://chemege.ru/polimery/

Х и м и я

Полимеризация белка

Полимеры (греч. πολύ- — много; μέρος — часть) – это сложные вещества, молекулы которых построены из множества повторяющихся элементарных звеньев – мономеров.

Полимеры являются высокомолекулярными соединениями с большими молекулярными весами (порядка сотен , тысяч и миллионов).

Следующие два процесса приводят к Образованию высокомолекулярных соединений:

1. Реакция полимеризации,

2. Реакция поликонденсации.

Реакция полимеризации

Реакция полимеризации – процесс, в результате которого молекулы низкомолекулярного соединения (мономера) соединяются друг с другом, образуя новое вещество (полимер), молекулярный вес которого в целое число раз больше, чем у мономера.

Полимеризация, главным образом, характерна для соединений с кратными связями (двойной или тройной). Кратные связи в ходе реакции полимеризации преобразуются в простые (одинарные). Высвободившиеся в результате этого преобразования валентные электроны идут на установление ковалентных связей между мономерами.

Примером реакции полимеризации может служить образование полиэтилена из этилена:

Или в общем виде:

Характерной чертой этой реакции является то, что в результате образуется только вещество полимера и никаких побочных веществ, при этом, не выделяется. Этим объясняется кратность весов полимера и исходных мономеров.

Реакция поликонденсации

Реакция поликонденсации – процесс образования полимера из низкомолекулярных соединений (мономеров).

Но в данном случае мономеры содержат две или несколько функциональных групп, которые в ходе реакции теряют свои атомы, из которых образуются другие вещества (вода, аммиак, галогеноводороды и т.д.).

Таким образом, состав элементарного звена полимера отличается от состава исходного мономера, а в ходе реакции поликонденсации мы получаем не только сам полимер, но и другие вещества.

Пример реакции поликонденсации – образование капрона из аминокапроновой кислоты:

В ходе этой реакции аминогруппа (-NH2) теряет один атом водорода, а карбоксильная группа (-СООН) лишается входящей в неё гидроксильной группы (-ОН). Отделившиеся от мономеров ионы образуют молекулу воды.

Природные полимеры

Примерами природных высокомолекулярных соединений (полимеров) могут служить полисахариды крахмал и целлюлоза, построенные из элементарных звеньев, являющихся остатками моносахарида (глюкозы).

Кожа, шерсть, хлопок, шелк – всё это природные полимеры.

Крахмал

Крахмал образуется в результате фотосинтеза, в листьях растений, и запасается в клубнях, корнях, зёрнах.

Крахмал – белый (под микроскопом зернистый) порошок, нерастворимый в холодной воде, в горячей – набухает, образуя коллоидный раствор (крахмальный клейстер).

Крахмал представляет собой смесь двух полисахаридов, построенных из амилозы (10-20%) и амилопектина (80-90%).

Структурные формулы амилозы и амилопектина

Гликоген

Гликоген – полимер, в основе которого лежит мономер мальтоза.

В животных организмах гликоген является структурным и функциональным аналогом растительного крахмала.

Гликоген является основной формой хранения глюкозы в животных клетках.

Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы.

По строению гликоген подобен амилопектину, но имеет ещё большее разветвление цепей.

Целлюлоза

Целлюлоза (или клетчатка) – наиболее распространённый растительный полисахарид. Она обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений.

Наиболее чистая природная целлюлоза – хлопковое волокно – содержит 85-90% целлюлозы. В древесине хвойных деревьев целлюлозы содержится около 50%.

Белки

Белки – полимеры, элементарные звенья которых представляют собой остатки аминокислот.

Десятки, сотни и тысячи молекул аминокислот, образующих гигантские молекулы белков, соединяются друг с другом, выделяя воду за счёт карбоксильных и аминогрупп. Структуру такой молекулы можно представить так:

Белки – природные высокомолекулярные азотосодержащие органические соединения. Они играют первостепенную роль во всех жизненных процессах, являются носителями жизни. Белки содержатся во всех тканях организмов, в крови, в костях.

Белки содержатся во всех тканях организмов, в крови, в костях. Энзимы (ферменты), многие гормоны представляют собой сложные белки.

Белок, так же как углеводы и жиры, – важнейшая необходимая часть пищи.

Природный каучук

Натуральный (природный) каучук – полимер на основе мономера изопрена.

Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея).

Другой природный продукт – гуттаперча – также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.

Сырой каучук липок непрочен, а при небольшом понижении температуры становится хрупким.

Чтобы придать изготовленным из каучука изделиям необходимую прочность и эластичность, каучук подвергают вулканизации – вводят в него серу и затем нагревают. Вулканизированный каучук называется резиной.

Синтетические полимеры – это разнообразные материалы, обычно получаемые из дешёвого и доступного сырья. На их основе получают пластические массы (пластмассы), искусственные и синтетические волокна и пр.

Пластмассы – сложные композиции, в которые вводят различные наполнители и добавки, придающие полимерам необходимый комплекс технических свойств.

Полимеры и пластмассы на их основе, являются ценными заменителями многих природных материалов (металла, дерева, кожи, клеев и т.д.).

Синтетические волокна успешно заменяют натуральные – шёлковые, шерстяные, хлопчатобумажные.

При этом важно подчеркнуть, что по ряду свойств материалы на основе синтетических полимеров часто превосходят природные. Можно получать пластмассы, волокна и другие соединения с комплексом заданных технических свойств. Это позволяет решать многие задачи современной техники, которые не могли быть решены при использовании только природных материалов.

Полимеризационные смолы

К полимеризационным смолам относят полимеры, получаемые реакцией полимеризации преимущественно этиленовых углеводородов или их производных.

Примеры полимеризационных смол: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид и пр.

Полиэтилен.

Полиэтилен – полимер, образующийся при полимеризации этилена.

Или сокращённо:

Полиэтилен – предельный углеводород с молекулярным весом от 10000 до 400000. Он представляет собой бесцветный полупрозрачный в тонких слоях и белый в толстых слоях. Полиэтилен – воскообразный, но твёрдый материал с температурой плавления 110-125 градусов С. Обладает высокой химической стойкостью и водонепроницаемостью, малой газопроницаемостью.

Его применяют в качестве электроизоляционного материала, а также для изготовления плёнок, используемых в качестве упаковочного материала, посуды, шлангов и т.д.

Свойства полиэтилена зависят от способа его получения. Полиэтилен высокого давления обладает меньшей плотностью и меньшим молекулярным весом (10000- 45000), чем полиэтилен низкого давления (молекулярный вес 70000- 400000), что сказывается на технических свойствах.

Для контакта с пищевыми продуктами допускается только полиэтилен высокого давления, так как полиэтилен низкого давления может содержать остатки катализаторов – вредные для здоровья человека соединения тяжёлых металлов.

Полипропилен.

Полипропилен – полимер пропилена, следующего за этиленом гомолога непредельных этиленовых углеводородов.

По внешнему виду это каучукоподобная масса, более или менее твёрдая и упругая.

Отличается от полиэтилена более высокой температурой плавления.

Полипропилен используют для электроизоляции, для изготовления защитных плёнок, труб шлангов, шестерён, деталей приборов, высокопрочного и химически стойкого волокна. Последнее применяют в производстве канатов, рыболовных сетей и т.д.

Плёнки из полипропилена значительно прозрачнее и прочнее полиэтиленовых. Пищевые продукты в упаковке из полипропилена можно подвергать температурной обработке (варке и разогреванию и пр.).

Полистирол

Полистирол образуется при полимеризации стирола:

Он может быть получен в виде прозрачной стеклообразной массы.

Применяется как органическое стекло, для изготовления промышленных товаров (пуговиц, гребней и т.п.).

Искусственный каучук

Отсутствие в нашей стране природного каучука вызвало необходимость в разработке искусственного метода получения этого важнейшего материала. Советскими химиками был найден и впервые в мире осуществлён (1928-1930) в прмышленном маштабе способ получения синтетического каучука.

Исходным материалом для производства синтетического каучука служит непредельный углеводород бутадиен или дивинил, который полимеризуется подобно изопрену.

Исходный бутадиен получают из этилового спирта или бутана, попутного нефтяного газа.

Конденсационные смолы

К конденсационным смолам относят полимеры, получаемые реакцией поликонденсации. Например:

  • фенолформальдегидные смолы,
  • полиэфирные смолы,
  • полиамидные смолы и т.д.

Фенолформальдегидные смолы

Эти высокомолекулярные соединения образуются в результате взаимодействия фенола (С6Н5ОН) с формальдегидом (СН2=О) в присутствии кислот или щелочей в качестве катализаторов.

Фенолформальдегидные смолы обладают замечательным свойством: при нагревании они вначале размягчаются, а при дальнейшем нагревании затвердевают.

Из этих смол готовят ценные пластмассы – фенолопласты. Смолы смешивают с различными наполнителями (древесной мукой, измельчённой бумагой, асбестом, графитом и т.д.), с пластификаторами, красителями и из полученной массы изготавливают методом горячего прессования различные изделия.

Полиэфирные смолы

Примером таких смол может служить продукт поликонденсации двухосновной ароматической терефталевой кислоты с двухатомным спиртом этиленгликолем.

В результате получается полиэтилентерефталат – полимер, в молекулах которого многократно повторяется группировка сложного эфира.

В нашей стране эту смолу выпускают под названием лавсан (за рубежём – терилен, дакрон).

Из неё изготавливают волокно, напоминающее шерсть, но значительно более прочное, дающее несминаемые ткани.

Лавсан обладает высокой термо-, влаго-, и свтостойкостью, устойчив к действию щелочей, кислот и окислителей.

Полиамидные смолы

Полимеры этого типа являются синтетическими аналогами белков. В их цепях имеются такие же, как в белках, многократно повторяющиеся амидные –СО–NH– группы. В цепях молекул белков они разделены звеном из одного С-атома, в синтетических полиамидах – цепочкой из четырёх и более С-атомов.

Волокна, полученные из синтетических смол, – капрон, энант и анид – по некоторым свойствам значительно превышают натуральный шёлк.

Из них вырабатывают красивые, прочные ткани и трикотаж. В технике используют изготовленные из капрона или анида верёвки, канаты, отличающиеся высокой прочностью. Эти полимеры применяют также в качестве основы автомобильных шин, для изготовления сетей, различных технических изделий.

Капрон является поликонденсатом аминокапроновой кислоты, содержащей цепь из шести атомов углерода:

Энант – поликонденсат аминоэнантовой кислоты, содержащий цепь из семи атомов углерода.

Анид (найлон и перлон) получается поликонденсацией двухосновной адипиновой кислоты НООС-(СН2)4-СООН и гексаметилендиамина NН2-(СН2)6- NН2.

Источник: http://xn----7sbb4aandjwsmn3a8g6b.xn--p1ai/views/alchemy/theory/chemistry/organic-chemistry/polymers.php

Вылечим любую болезнь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: