Открыть сервисСервис

Полимер — определение, виды, свойства

Полимер (от греч. πολύ — много и μέρος — часть) — это вещество, молекулы которого состоят из огромного числа повторяющихся звеньев, соединённых в длинную цепь. Простыми словами, полимер — это «сверхдлинная молекула», собранная из одинаковых модулей-«бусин», как бусы на нитке. Молекулярная масса полимеров обычно составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов атомных единиц массы.

Откуда взялось слово

Термин «полимер» ввёл немецкий химик Германн Штаудингер в 1920-х годах. До этого химики считали, что полимеры — это просто агрегаты обычных молекул, удерживаемые силами сродства. Штаудингер предположил, что это настоящие молекулы с ковалентными связями, и его гипотеза была подтверждена экспериментально. За эту работу он получил Нобелевскую премию по химии в 1953 году.

Как устроен полимер

Любой полимер состоит из трёх элементов:

  • Мономер — исходная маленькая молекула, из которой собирается цепь (например, этилен C₂H₄).
  • Звено — фрагмент мономера, повторяющийся в цепи无数次 (например, –CH₂–CH₂–).
  • Полимерная цепь — последовательность тысяч звеньев.

По типу цепи различают:

ТипПримерОписание
ЛинейныеПолиэтилен, ПВХЦепь в виде прямой или извилистой нити
РазветвлённыеПолистиролОт цепи отходят боковые ответвления
Пространственные (сетчатые)Фенольные смолыЦепи связаны между собой поперечными мостиками

Классификация

По происхождению

По химическому составу

  • Органические — на основе углеродных цепей (большинство пластиков).
  • Неорганические — на основе цепей из кремния, фосфора, азота (силикатные полимеры, полифосфазены).
  • Гибридные органо-неорганические — с элементами обоих типов.

По способу получения

Свойства полимеров

Полимеры обладают набором свойств, отличающих их от низкомолекулярных веществ:

  • Высокая вязкость растворов и расплавов — из-за длинных цепей, переплетённых между собой.
  • Эластичность — способность к большим обратимым деформациям (каучуки).
  • Стеклование — при понижении температуры полимер переходит из эластичного состояния в стеклообразное. Температура стеклования (Tg) — важнейшая характеристика.
  • Кристаллизуемость — часть цепей может укладываться упорядоченно, образуя кристаллические области (полиэтилен до 80–90 % кристалличности).
  • Полиэлектролитное поведение — ионогенные полимеры в растворе ведут себя как электролиты.

Где применяются

Полимеры — один из самых массовых классов материалов. Основные области:

  • Пластмассы и пластик — упаковка, трубы, корпуса приборов, детали автомобилей.
  • Резина — шины, прокладки, медицинские перчатки.
  • Синтетические волокна — нейлон, полиэстер, акрил (ткани, верёвки, фильтры).
  • Лаки и краски — плёнкообразующие полимеры.
  • Биополимеры — белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, структурные компоненты живых организмов.
  • Высокомолекулярные соединения в медицине — протезы, швы, гидрогели, системы доставки лекарств.

В России крупнейшими производителями полимеров являются «СИБУР», «Нижнекамскнефтехим», «Казаньоргсинтетик» и «Полиэфир». Объём производства полиэтилена в стране превышает 3 млн тонн в год.

Экология

Проблема синтетических полимеров — их неразлагаемость в природных условиях. Пластик разрушается на частицы (микропластик) в течение десятилетий и столетий, накапливаясь в почве, воде и организмах. В ответ развиваются технологии биоразлагаемых полимеров (полилактат, полигидроксибутират) и переработки вторсырья.

Интересные факты

  • Самый распространённый полимер на Земле — целлюлоза.
  • ДНК и РНК — природные полимеры, кодирующие генетическую информацию.
  • Первый синтетический полимер — бакелит (1907 год), получённый Лео Бекеландом.

Источники:

  • «Большая советская энциклопедия», статья «Полимеры»
  • Р. Х. Мюллень, В. Кнаус «Полимеры: химия, физика, технология»
  • Г. Е. Зуев «Синтетические полимеры и полимерные материалы на их основе»
  • С. М. Каванов, В. А. Кабанов «Высокомолекулярные соединения»
  • Статья «Полимер» в «Брокгаузе и Ефроне»
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru