Что общего между ДНК, резиновыми утками и странными плащами семидесятых
Что общего между ДНК, резиновыми утками и странными плащами семидесятых?
Ответ: Это все полимеры.
Хотя вы можете этого не осознавать, полимеры окружают нас повсюду: не только в наших игрушках, одежде и множестве пластиковых изделий, но и в еде, которую мы едим, и даже в нашем теле. Но что такое полимеры? Это то же, что и пластик? Как вы их делаете? И какое отношение они имеют к скрепкам?
Что такое полимер?
«Поли» означает «много», а «мер» означает «часть», поэтому «полимер» означает «много частей». Мономер означает одну часть. Полимер состоит из ряда соединенных вместе мономеров. Один из способов представить полимеры — это цепочка соединенных между собой скрепок. Скажем, вы чувствуете себя творчески и решили сделать узор (один серебряный, один красный, один серебряный), который затем повторяете в длинной цепочке. Возможно, вы решите добавить несколько дополнительных скрепок, ответвляющихся от вашей основной цепи. Или вы можете подумать, что повесить на стену скрепку было бы отличной идеей (давайте посмотрим правде в глаза, кто бы этого не сделал?) и соединить несколько цепей крест-накрест, чтобы получилась сеть, похожая на коврик.
Подобно скрепкам, мономеры могут соединяться в длинные цепи. Эти цепи могут быть линейными, разветвленными или сетевыми. Когда вы делаете цепочку из скрепок, это проволока из соединенных скрепок, которая скрепляет ваше творение. Мономеры соединяются вместе, образуя полимерные цепи, образуя ковалентные связи, то есть делясь электронами. Затем другие связи удерживают группы цепей вместе, образуя полимерный материал.
Природные и синтетические полимеры
Когда большинство людей думают о полимерах, первое, что приходит на ум, как правило, сделано руками человека — например, австралийские банкноты или странные плащи из ПВХ семидесятых годов. Но есть также много полимеров, которые встречаются в природе. Крахмалы, содержащиеся в кукурузе и картофеле, представляют собой полисахариды (сахарные полимеры). Шелк и волосы — это полимеры, известные как полипептиды. Целлюлоза, из которой состоит клеточная стенка растений, является еще одним природным полимером. Белки, которые мы едим и из которых мы состоим, представляют собой полимеры, состоящие из аминокислот. И даже наша ДНК представляет собой полимер — она состоит из мономеров, называемых нуклеотидами.
Первые искусственные полимеры были на самом деле модифицированными версиями этих природных полимеров. Целлулоид, материал, из которого делали немые фильмы, представлял собой пластик, созданный из химически модифицированной целлюлозы. Первым полностью синтетическим полимером (то есть созданным людьми путем химического синтеза), изобретенным в начале двадцатого века, был бакелит: пластик, полученный путем реакции фенола и формальдегида под давлением при высоких температурах. Он был обнаружен, когда его изобретатель Лео Бэкеланд пытался найти замену шеллаку, природному полимеру, полученному из панцирей азиатских жуков-лак.
Целлулоид - задатки немого кино.Ранние полимеры, такие как целлулоид, производились из модифицированных природных полимеров. Источник изображения: Викисклад .
Сегодня есть все виды синтетических полимеров, от полиэтилена (самый распространенный пластик в мире) до полиэстера. Они используются для создания всего: от водосточных труб и бутылок для напитков до термоусадочной пленки и шпателей. Различные комбинации мономеров в этих длинных полимерных цепочках приводят к полимерам с разными свойствами (подробнее о том, как и почему, чуть позже), поэтому полимеры могут быть созданы в зависимости от того, какие характеристики вам нужны для вашего материала — прочность, долговечность, гибкость, и так далее.
Полимеры и пластмассы: в чем разница?
Хотя слова «полимер» и «пластик» часто используются взаимозаменяемо, на самом деле пластик — это всего лишь один вид полимера. Это полимеры, обладающие пластичностью. Другими словами, их можно формовать, например, с помощью тепла.
Многие пластмассы синтезируются из нефти, содержащей углеводороды (хотя не все пластмассы таковы: например, биопластики могут быть получены из растений или даже бактерий). Процесс превращения масла в пластик обычно происходит примерно так. Сначала нефтеперерабатывающий завод расщепляет нефть на мелкиеуглеводороды(мономеры). Нефтехимический завод получает мономеры и, используя процессы, которые мы сейчас опишем, превращают их в полимеры. Наконец, полимеры в виде смолы (массы полимерных цепей) поступают на завод пластмасс, где добавки придают пластику нужные свойства. Затем его формуют в пластиковые изделия.