POLIMER: SEJARAH, POLIMERISASI, JENIS, SIFAT - KIMIA - 2024

The polimer adalah senyawa molekul ditandai dengan memiliki massa molar yang tinggi (mulai dari ribuan sampai jutaan) dan terdiri dari sejumlah besar unit, yang disebut monomer, yang diulang.

Karena mereka memiliki karakteristik sebagai molekul besar, spesies ini disebut makromolekul, yang memberi mereka kualitas unik yang sangat berbeda dari yang diamati pada yang lebih kecil, hanya disebabkan oleh jenis zat ini, seperti kecenderungan yang mereka miliki untuk membentuk struktur kaca.

Dengan cara yang sama, karena mereka termasuk dalam kelompok molekul yang sangat besar, kebutuhan muncul untuk memberi mereka klasifikasi, di mana mereka dibagi menjadi dua jenis: polimer yang berasal dari alam, seperti protein dan asam nukleat; dan yang dibuat secara sintetis, seperti nilon atau lucite (lebih dikenal sebagai Plexiglas).

Para sarjana memulai penyelidikan mereka tentang sains di balik polimer pada 1920-an, ketika mereka mengamati dengan rasa ingin tahu dan kebingungan bagaimana zat seperti kayu atau karet berperilaku. Maka para ilmuwan pada masa itu mulai menganalisis senyawa yang begitu hadir dalam kehidupan sehari-hari.

Dengan mencapai tingkat pemahaman tertentu tentang sifat spesies ini, dimungkinkan untuk memahami struktur mereka dan kemajuan dalam penciptaan makromolekul yang dapat memfasilitasi pengembangan dan peningkatan bahan yang ada, serta produksi bahan baru.

Demikian juga, diketahui bahwa banyak polimer penting mengandung atom nitrogen atau oksigen dalam strukturnya, yang terkait dengan atom karbon, membentuk bagian dari rantai utama molekul.

Bergantung pada kelompok fungsional utama yang merupakan bagian dari monomer, monomer tersebut akan diberi nama; misalnya, jika monomer dibentuk oleh ester, poliester dibuat.

Sejarah polimer

Sejarah polimer harus didekati dimulai dengan referensi ke polimer pertama yang diketahui.

Dengan cara ini, bahan-bahan tertentu yang berasal dari alam yang telah banyak digunakan sejak zaman kuno (seperti selulosa atau kulit) sebagian besar terbuat dari polimer.

Abad XIX

Bertentangan dengan apa yang mungkin dipikirkan orang, komposisi polimer tidak diketahui sampai beberapa abad yang lalu, ketika mulai menentukan bagaimana zat ini terbentuk, dan mereka bahkan berusaha untuk menetapkan metode untuk mencapai pembuatan buatan.

Pertama kali istilah "polimer" digunakan pada tahun 1833, berkat kimiawan Swedia Jöns Jacob Berzelius, yang menggunakannya untuk merujuk pada zat yang bersifat organik yang memiliki rumus empiris yang sama tetapi memiliki massa molar yang berbeda.

Ilmuwan ini juga bertugas menciptakan istilah lain, seperti "isomer" atau "katalisis"; meskipun perlu dicatat bahwa pada saat itu konsep ungkapan-ungkapan ini sama sekali berbeda dari apa yang mereka maksud sekarang.

Setelah beberapa percobaan untuk mendapatkan polimer sintetik dari transformasi spesies polimerik alam, studi tentang senyawa ini memperoleh relevansi yang lebih besar.

Tujuan dari penyelidikan ini adalah untuk mencapai optimalisasi sifat polimer yang sudah diketahui dan memperoleh zat baru yang dapat memenuhi tujuan khusus di berbagai bidang ilmu.

Abad ke dua puluh

Mengamati bahwa karet larut dalam pelarut yang bersifat organik dan kemudian larutan yang dihasilkan menunjukkan beberapa karakteristik yang tidak biasa, para ilmuwan prihatin dan tidak tahu bagaimana menjelaskannya.

Melalui pengamatan ini, mereka menyimpulkan bahwa zat seperti ini menunjukkan perilaku yang sangat berbeda dari molekul yang lebih kecil, karena mereka dapat mengamati saat mempelajari karet dan sifat-sifatnya.

Mereka mencatat bahwa larutan yang dipelajari memiliki viskositas tinggi, penurunan titik beku yang signifikan, dan tekanan osmotik yang kecil; Dari sini dapat disimpulkan bahwa terdapat beberapa zat terlarut dengan massa molar yang sangat tinggi, tetapi para ahli menolak untuk mempercayai kemungkinan ini.

Fenomena ini, yang juga termanifestasi dalam beberapa zat seperti gelatin atau kapas, membuat para ilmuwan pada masa itu berpikir bahwa jenis zat ini terdiri dari kumpulan unit molekul kecil, seperti C ₅ H ₈ atau C ₁₀ H ₁₆ , diikat oleh gaya antarmolekul.

Meskipun pemikiran yang salah ini bertahan selama beberapa tahun, definisi yang bertahan hingga hari ini adalah definisi yang diberikan oleh ahli kimia Jerman dan pemenang Hadiah Nobel di bidang Kimia, Hermann Staudinger.

Abad XXI

Definisi saat ini dari struktur ini sebagai zat makromolekul yang dihubungkan oleh ikatan kovalen diciptakan pada tahun 1920 oleh Staudinger, yang bersikeras untuk merancang dan melakukan percobaan sampai dia menemukan bukti untuk teori ini selama sepuluh tahun berikutnya.

Perkembangan dari apa yang disebut "kimia polimer" dimulai dan sejak itu hanya menarik minat para peneliti di seluruh dunia, termasuk di antara halaman-halaman sejarahnya para ilmuwan yang sangat penting, termasuk Giulio Natta, Karl Ziegler, Charles Goodyear, antara lain, selain yang disebutkan sebelumnya.

Saat ini, makromolekul polimerik dipelajari di berbagai bidang ilmiah, seperti ilmu polimer atau biofisika, di mana zat yang dihasilkan dari monomer penghubung melalui ikatan kovalen dengan metode dan tujuan yang berbeda diselidiki.

Tentu saja, dari polimer alam seperti poliisoprena hingga yang berasal dari sintetik seperti polistiren, mereka sangat sering digunakan, tanpa mengurangi pentingnya spesies lain seperti silikon, yang tersusun dari monomer berbasis silikon.

Juga, sebagian besar dari senyawa yang berasal dari alam dan sintetik ini terdiri dari dua atau lebih kelas monomer yang berbeda, spesies polimer ini telah diberi nama kopolimer.

Polimerisasi

Untuk mempelajari lebih dalam tentang polimer, kita harus mulai dengan membicarakan tentang asal mula kata polimer, yang berasal dari istilah Yunani polys, yang artinya “banyak”; dan belaka, yang mengacu pada "bagian" dari sesuatu.

Istilah ini digunakan untuk menunjuk senyawa molekuler yang memiliki struktur yang terdiri dari banyak unit berulang, hal ini menyebabkan sifat massa molekul relatif tinggi dan karakteristik intrinsik lainnya.

Jadi, satuan-satuan yang menyusun polimer didasarkan pada spesies molekul yang memiliki massa molekul relatif kecil.

Dalam hal ini, istilah polimerisasi hanya berlaku untuk polimer sintetik, lebih khusus lagi untuk proses yang digunakan untuk mendapatkan jenis makromolekul ini.

Oleh karena itu, polimerisasi dapat didefinisikan sebagai reaksi kimia yang digunakan dalam kombinasi monomer (satu per satu) untuk menghasilkan polimer yang sesuai.

Dengan demikian, sintesis polimer dilakukan melalui dua jenis reaksi utama: reaksi adisi dan reaksi kondensasi, yang akan dijelaskan secara rinci di bawah ini.

Polimerisasi dengan reaksi adisi

Jenis polimerisasi ini memiliki partisipasi molekul tak jenuh yang memiliki ikatan rangkap atau rangkap tiga dalam strukturnya, terutama karbon-karbon.

Dalam reaksi ini, monomer menjalani kombinasi satu sama lain tanpa menghilangkan salah satu atomnya, di mana spesies polimer yang disintesis dengan memutus atau membuka cincin dapat diperoleh tanpa menghasilkan eliminasi molekul kecil.

Dari sudut pandang kinetik, polimerisasi ini dapat dilihat sebagai reaksi tiga langkah: inisiasi, propagasi dan penghentian.

Pertama, inisiasi reaksi terjadi, di mana pemanasan diterapkan ke molekul yang dianggap sebagai inisiator (dilambangkan sebagai R ₂ ) untuk menghasilkan dua spesies radikal sebagai berikut:

R ₂ → 2R ∙

Jika produksi polietilen diberikan sebagai contoh, maka langkah selanjutnya adalah propagasi, di mana radikal reaktif terbentuk mengalamatkan molekul etilen dan terbentuk spesies radikal baru sebagai berikut:

R ∙ + CH ₂ = CH ₂ → R - CH ₂ –CH ₂ ∙

Radikal baru ini kemudian digabungkan dengan molekul etilen lain, dan proses ini berlanjut secara berturut-turut sampai kombinasi dua radikal rantai panjang akhirnya menghasilkan polietilen, dalam reaksi yang dikenal sebagai terminasi.

Polimerisasi dengan reaksi kondensasi

Dalam kasus polimerisasi melalui reaksi kondensasi, kombinasi dari dua monomer yang berbeda umumnya terjadi, di samping eliminasi akibat dari molekul kecil, yang umumnya air.

Demikian pula, polimer yang dihasilkan oleh reaksi ini seringkali memiliki heteroatom, seperti oksigen atau nitrogen, sebagai bagian dari tulang punggungnya. Itu juga terjadi bahwa unit berulang yang mewakili basis rantainya tidak memiliki semua atom yang ada di monomer yang dapat didegradasi.

Di sisi lain, ada metode yang telah dikembangkan baru-baru ini, di antaranya adalah polimerisasi plasma yang menonjol, yang karakteristiknya tidak sesuai dengan semua jenis polimerisasi yang dijelaskan sebelumnya.

Dengan cara ini, reaksi polimerisasi asal sintetik, baik adisi maupun kondensasi, dapat terjadi dengan tidak adanya atau dengan adanya spesies katalis.

Polimerisasi kondensasi banyak digunakan dalam pembuatan banyak senyawa yang biasa ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, seperti dacron (lebih dikenal dengan polyester) atau nilon.

Bentuk polimerisasi lainnya

Selain metode sintesis polimer buatan tersebut, terdapat pula sintesis biologis yang diartikan sebagai bidang studi yang bertanggung jawab terhadap penelitian biopolimer, yang terbagi menjadi tiga kategori utama yaitu polinukleotida, polipeptida, dan polisakarida.

Pada organisme hidup, sintesis dapat dilakukan secara alami, melalui proses yang melibatkan keberadaan katalis seperti enzim polimerase dalam produksi polimer seperti asam deoksiribonukleat (DNA).

Dalam kasus lain, sebagian besar enzim yang digunakan dalam polimerisasi biokimia adalah protein, yang merupakan polimer yang dibentuk berdasarkan asam amino dan penting dalam sebagian besar proses biologis.

Selain zat biopolimerik yang diperoleh dengan metode ini, ada juga zat lain yang memiliki relevansi komersial yang besar, seperti karet vulkanisir yang diproduksi dengan memanaskan karet yang berasal dari alam dengan adanya sulfur.

Dengan demikian, di antara teknik yang digunakan untuk sintesis polimer melalui modifikasi kimiawi dari polimer yang berasal dari alam adalah finishing, pengikatan silang dan oksidasi.

Jenis polimer

Jenis polimer dapat diklasifikasikan menurut karakteristik yang berbeda; misalnya, bahan kimia ini diklasifikasikan menjadi termoplastik, termoset, atau elastomer menurut respons fisiknya terhadap pemanasan.

Selanjutnya, tergantung pada jenis monomer darimana monomer tersebut dibentuk, monomer dapat berupa homopolimer atau kopolimer.

Demikian pula, menurut jenis polimerisasi yang dihasilkannya, dapat berupa polimer adisi atau kondensasi.

Demikian pula, polimer alami atau sintetik dapat diperoleh tergantung pada asalnya; atau organik atau anorganik tergantung pada komposisi kimianya.

Properti

- Karakteristiknya yang paling menonjol adalah identitas monomernya yang berulang-ulang sebagai dasar strukturnya.

- Sifat kelistrikannya bervariasi sesuai dengan tujuannya.

- Mereka menyajikan sifat mekanis seperti elastisitas atau ketahanan terhadap traksi, yang menentukan perilaku makroskopisnya.

- Beberapa polimer menunjukkan sifat optik yang penting.

- Mikrostruktur yang mereka miliki secara langsung mempengaruhi sifat lainnya.

- Sifat kimiawi polimer ditentukan oleh interaksi yang menarik antara rantai yang membentuknya.

- Sifat transpornya relatif terhadap kecepatan gerakan antarmolekul.

- Perilaku keadaan agregasi terkait dengan morfologinya.

Contoh polimer

Di antara banyak polimer yang ada adalah sebagai berikut:

Polystyrene

Digunakan dalam wadah dari berbagai jenis, serta dalam wadah yang digunakan sebagai insulator termal (untuk mendinginkan air atau menyimpan es) dan bahkan dalam mainan.

Polytetrafluoroethylene

Lebih dikenal sebagai Teflon, digunakan sebagai insulator listrik, juga dalam pembuatan rol dan untuk melapisi peralatan dapur.

Polivinil klorida

Digunakan dalam produksi saluran dinding, ubin, mainan dan pipa, polimer ini secara komersial dikenal sebagai PVC.

Referensi

1. Wikipedia. (sf). Polimer. Dipulihkan dari en.wikipedia.or
2. Chang, R. (2007). Kimia, edisi kesembilan. Meksiko: McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (sf). Pengantar Polimer. Diperoleh dari chem.libretexts.org
4. Cowie, JMG, dan Arrighi, V. (2007). Polimer: Kimia dan Fisika Material Modern, Edisi Ketiga. Dipulihkan dari books.google.co.ve
5. Britannica, E. (nd). Polimer. Diperoleh dari britannica.com
6. Morawetz, H. (2002). Polimer: Asal dan Pertumbuhan Ilmu. Dipulihkan dari books.google.co.ve