Makromolekulární látky (polymery)

Makromolekulární látky (polymery)

Makromolekuly – složené z velkého počtu atomů vázaných chemickými vazbami do dlouhých řetězců
Řetězce tvoří pravidelně se opakující části, které nazýváme stavební nebo monomerní jednotky (mery).
Monomer musí splňovat jednu ze dvou podmínek – buď obsahuje násobnou vazbu, nebo alespoň dvě charakteristické reaktivní skupiny (např. – NH2 a – COOH při vzniku peptidické vazby u bílkovin)
Počet stavebních jednotek = polymerační stupeň n; mívá hodnotu 10 až 106.
Sloučeniny s nízkým polymeračním stupněm (n<10) se nazývají oligomery, s vyšším polymeračním stupněm (n>10) jsou polymery.
Polymery biologického původu se nazývají biopolymery nebo biomakromolekulární látky.
Rozdělení polymerů

Polymery lze rozdělit podle několika kritérií
Podle původu rozlišujeme polymery přírodní a syntetické.

Přírodní polymery:

a) původní – škrob, celulóza
b) modifikované (chemicky upravené – např. Rozpustný ester xanthogenát celulosy pro výrobu viskózy)
Syntetické polymery dále dělíme:

Podle typu chemických reakcí, kterými vznikají:

a) polymery připravené polymerací
b) polymery připravené polykondenzací
c) polymery připravené polyadicí
Podle tvaru molekul:

a) lineární
b) rozvětvené
c) zesíťované
d) prostorově zesíťované

Podle chování za zvýšené teploty:

a) termoplasty (zahříváním se stávají plastickými a mohou se tvarovat)
b) termosety (zahříváním se chemicky mění, tím ztrácejí plastičnost)

Složení a struktura polymerů

Stavební jednotka (mer) je pravidelně se opakující část makromolekuly, která má stále stejné chemické složení
Strukturní jednotka představuje nejjednodušší uspořádání stavebních jednotek ve struktuře makromolekuly
Některé makromolekulární látky mají totožnou stavební a strukturní jednotku, např.:
Strukturní jednotku muže tvořit i několik různých stavebních jednotek
Počet stavebních jednotek a jejich uspořádání rozhoduje o celkové struktuře makromolekuly, a tím i o jejich vlastnostech
Složení přírodních polymerů

Přírodní makromolekulární látky – biopolymery – se od syntetických polymerů liší především stavbou a složitější strukturou molekul.
Mezi biopolymery patří:
Polysacharidy (škrob, celulosa), stavební jednotky – monosacharidy
Bílkoviny (proteiny) – stavební jednotky – aminokyseliny
Nukleové kyseliny – stavební jednotky jsou nukleotidy
Polyterpeny (přírodní kaučuk) – stavební jednotka = isopren (2-methylbuta-1,3-dien)
Složení a struktura syntetických polymerů

Řetězce tvoří většinou atomy uhlíku (někdy i atomy jiných prvku – kyslíku, dusíku, síry)
Řetězce silikonu tvoří atomy křemíku a kyslíku.
Kromě tvaru molekul (viz výše) má na strukturu vliv i umístění substituentů =stereoizomery

a) izotaktický

b) syndiotaktický

c) ataktický
Obecné vlastnosti syntetických polymerů

a) Velikost makromolekul
Udává ji polymerační stupeň n
Čím delší řetězec, tím je polymer pevnější, odolává rozpouštědlům a má vyšší teplotu měknutí
b) Tvar makromolekul
Jsou-li lineární řetězce uspořádány těsně vedle sebe, vytvářejí krystalickou strukturu (vyšší pevnost)

V amorfních oblastech se řetězce nejrůzněji proplétají a vytvářejí shluky, klubka (vláčnost a ohebnost

c) Energie chemické vazby
Např. ještě pevnější než vazba mezi uhlíky jsou silikony, kde se střídají křemíkové a kyslíkové atomy
d) Polární a nepolární vazby
Nepolárnost vazeb dodává polymeru dobré elektroizolační vlastnosti
e) Velikost atomů substituentů – objemnější atomy (např. Cl) = ztráta ohebnosti řetězce