Polimeryzacja polega na łączeniu się monomerów (cząsteczek jednego rodzaju lub mieszaniny różnych monomerów) w makrocząsteczkę. Monomerami biorącymi udział w tym procesie są nienasycone związki chemiczne o niewielkiej masie cząsteczkowej, które – w wyniku łączenia się ze sobą – prowadzą do powstania polimeru. Reakcje polimeryzacji muszą być przeprowadzane w odpowiednich warunkach ciśnienia i temperatury oraz w obecności katalizatora. Ze względu na ich przebieg, możemy wyróżnić reakcje:

• polimeryzacji łańcuchowej, w której polimeryzacja zachodzi w sposób „lawinowy” i trwa bezustannie od momentu zainicjowania reakcji aż do wyczerpania się monomeru;

• polimeryzacji stopniowej, nazywanej też polikondensacją, w wyniku której, poza makrocząsteczką, dochodzi do powstania niskocząsteczkowego produktu ubocznego, np. wody.

Reakcje polimeryzacji mogą przebiegać wg różnych mechanizmów i być katalizowane przez kationy, aniony lub czynniki jonowo‑koordynacyjne. W przypadku polimeryzacji łańcuchowej, reakcja może być także inicjowana przez rodniki, dlatego może przebiegać zgodnie z mechanizmem reakcji rodnikowych.

R1SSNNss5d1Au

Ilustracja przedstawia równanie reakcji otrzymywania polietylenu. Po lewej stronie równania znajduje się n cząsteczek monomeru, który stanowi propen, zbudowany z dwóch połączonych za pomocą wiązania podwójnego grup metylenowych ${\text{CH}}_2$. Strzałka w prawo, nad strzałką "ciśnienie p, temperatura T oraz katalizator". Za strzałką w nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym zapisano literę n, znajduje się wzór półstrukturalny polimeru, który stanowią dwie połączone za pomocą wiązania pojedynczego grupy metylenowe ${\text{CH}}_2$, od każdej z nich odchodzi po jednym wiązaniu pojedynczym poza prawy nawias kwadratowy oraz lewy.

Reakcje polimeryzacji oraz powstałe w ich wyniku produkty, można podzielić ogólnie na dwie grupy – w zależności od tego, jak wiele typów monomerów je buduje. Jeżeli w polimeryzacji uczestniczy tylko jeden rodzaj monomerów, to taki proces nazywamy homopolimeryzacją, a otrzymane w jego wyniku makrocząsteczki — homopolimerami. Z kolei w przypadku, gdy w reakcji bierze udział więcej niż jeden rodzaj monomerów, będziemy wówczas mówić o kopolimeryzacji, której produktami będą kopolimery.

Reakcje polimeryzacji wykorzystuje się na skalę przemysłową głównie do otrzymywania włókien, tworzyw sztucznych oraz kauczuków syntetycznych.

Struktury topologiczne polimerów prezentują architekturę oraz systematykę, wg której łączą się poszczególne mery. Topologia jest związana ściśle ze strukturą danego polimeru.

Polimery winylowe

Polimery winylowe to grupa polimerów otrzymywana w wyniku łączenia się monomerów, które zawierają podwójne wiązania $\text{C}=\text{C}$. Poniżej przedstawiono przykłady polimerów winylowych, ich właściwości oraz wynikające z nich możliwe zastosowania.

• Polietylen (PE) jest polimerem etenu, a właściwości uzyskanego tworzywa różnią się w zależności od warunków przeprowadzenia reakcji (temperatury, ciśnienia, katalizatora). Polietylen charakteryzuje się giętkością, woskowatością oraz termoplastycznością. Produkty wykonane z PE są odporne na działanie roztworów soli oraz kwasów i zasad, a także na niską temperaturę, natomiast pod wpływem światła słonecznego i wilgoci, polimer ten traci swoją elastyczność. Polietylen jest uważany za bezpieczny dla organizmu człowieka, dlatego mogą być z niego wykonywane produkty do przechowywania żywności. Wykonuje się z niego m.in. zakrętki butelek, folię spożywczą czy woreczki foliowe.

RRPnDbTjJxIKU

Zdjęcie przedstawia drobne bezbarwne kulki usypane w stosik. Są to granulki polietylenu.

R1ZTxiVCJlP3v

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny polietylenu - polimeru, który stanowią dwie połączone za pomocą wiązania pojedynczego grupy metylenowe ${\text{CH}}_2$, od każdej z nich odchodzi po jednym wiązaniu pojedynczym poza prawy nawias kwadratowy oraz lewy, w którym znajdują się symbole grup.

• Polipropylen (PP) jest polimerem propenu, który pod względem właściwości wykazuje podobieństwo do polietylenu. PP jest bezbarwnym, bezwonnym materiałem, obojętnym dla organizmu człowieka. Zakres temperatur stosowania polipropylenu wynosi od $-20°\text{C}$ do $+100°\text{C}$. Charakteryzuje go niska gęstość (niższa od gęstości wody), umiarkowana odporność na ścieranie, dobra spawalność, bardzo wysoka izolacja elektryczna oraz bardzo duża odporność chemiczna. W temperaturze pokojowej jest odporny na działanie kwasów, zasad i soli oraz rozpuszczalników organicznych, jednak nie wykazuje odporności na ciecze niepolarne oraz silne utleniacze, takie jak dymiący kwas siarkowy lub azotowy. Ponadto jego przetwarzanie jest łatwe, dlatego PP znajduje zastosowanie w produkcji m.in. pojemników do przechowywania żywności, elementów samochodowych, a nawet mebli.

R1Zk4BV1KFVZS

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny polipropylenu - polimeru, który stanowi grupa metylowa ${\text{CH}}_3$ podstawiona grupą $\text{CH}$, od której odchodzi wiązanie pojedyncze poza prawy nawias kwadratowy. Ponadto grupa ta, to jest $\text{CH}$ łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z grupą metylenową ${\text{CH}}_2$, od której również odchodzi wiązanie pojedyncze wychodzące poza lewy nawias kwadratowy.

• Polistyren (PS) jest twardym, kruchym i lekkim materiałem termoplastycznym o małej elastyczności. W czystej postaci jest bezbarwny, ale może być w łatwy sposób barwiony. PS jest odporny na działanie wody, stężone kwasy nieutleniające i zasady, za to jest łatwopalny. Jego zaletą jest niższa temperatura mięknienia i mniejsza lepkość stopu niż w przypadku polietylenu i polipropylenu, co umożliwia jego dowolne formowanie. PS znalazł zastosowanie m.in. do produkcji opakowań żywności, leków czy izolacji cieplnej lub elektrycznej. Najbardziej rozpowszechnionym materiałem z tego polimeru jest styropian, czyli polistyren spieniony, wykorzystywany chociażby w budownictwie do ocieplania budynków.

R1ZgFT5u7CoTn

Ilustracja przedstawiająca znajdujący się w nawiasie kwadratowym wzór półstrukturalny polistyrenu, to jest polimeru, który stanowi sześcioczłonowy pierścień aromatyczny podstawiony grupą $\text{CH}$, od której odchodzi wiązanie pojedyncze poza lewy nawias. Ponadto grupa ta, to jest grupa $\text{CH}$ łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z grupą metylenową ${\text{CH}}_2$, od której również odchodzi wiązanie pojedyncze wychodzące poza prawy nawias kwadratowy. W indeksie dolnym względem nawiasu znajduje się litera n.

• Poli(metakrylan metylu) (PMMA) jest polimerem metakrylanu metylu, czyli nienasyconego estru metylowego kwasu metakrylowego. Jest to przezroczysty materiał wizualnie podobny do szkła, nazywany czasem szkłem organicznym lub akrylowym, znanym lepiej jako pleksiglas lub pleksi. PMMA wykazuje bardzo dobre właściwości optyczne (przepuszczalność światła widzialnego dla tego materiału wynosi ponad 90%), a także dobre właściwości mechaniczne i dielektryczne. Jest odporny na działanie światła (w tym promieni UV) i wody, jednak jest rozpuszczalny m.in. w estrach, acetonie, dioksanie. Poli(metakrylan metylu) jest plastyczny i daje się łatwo polerować i obrabiać mechanicznie. W porównaniu do szkła jest lżejszy, ale mniej sztywny i bardziej podatny na zarysowania. Znalazł szerokie zastosowanie, m.in. w przemyśle motoryzacyjnym (szyby, owiewki), jako okna w samolotach i statkach, panele reklamowe, przeszklenia i szyby działowe (tzw. pleksi), soczewki, a nawet jako dekoracja i drobne przedmioty użytkowe.

R1XKLEMTQwvYu

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny monomeru poli(metakrylanu metylu) znajdujący się w nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym zapisano literę n. Polimer stanowi grupa metylenowa ${\text{CH}}_2$, od której jedno z wiązań odchodzi poza lewy nawias kwadratowy, z kolei drugie wiązanie łączy ją z atomem węgla, od którego jedno wiązanie również odchodzi poza nawias, tym razem prawy i który to podstawiony jest dwiema grupami: metylową ${\text{CH}}_3$ oraz grupą estrową zbudowaną z atomu węgla połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z atomem tlenu podstawionym grupą metylową, to znaczy ${\text{COOCH}}_3$.

• Poli(chlorek winylu) (PVC lub PCW) to pozbawiony smaku i zapachu polimer, otrzymywany w wyniku polimeryzacji chlorku winylu (chloroetenu). PVC jest plastyczny pod wpływem temperatury. Charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną oraz odpornością na działanie alkoholi, benzyny, olejów mineralnych, a także stężonych kwasów i zasad. Rozróżniamy PVC‑U, czyli poli(chlorek winylu) twardy oraz miękki (PVC‑P), który zawiera więcej plastyfikatorówplastyfikatorplastyfikatorów, dzięki czemu wykazuje większą plastyczność. Wykorzystuje się go w produkcji m.in. stolarki okienno‑drzwiowej, rur, wykładzin, a nawet strzykawek, cewników i drenów stosowanych w medycynie.

R1GaJiTmAVJko

Ilustracja przedstawia wzór półstrukturalny polichlorku winylu. W nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym zapisano literę n, znajduje się atom chloru podstawiony grupą $\text{CH}$, od której odchodzi wiązanie pojedyncze poza prawy nawias. Ponadto grupa ta, to jest $\text{CH}$ łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z grupą metylenową ${\text{CH}}_2$, od której również odchodzi wiązanie pojedyncze wychodzące poza lewy nawias kwadratowy.

• Polimery fluorowe to grupa polimerów, która zawiera atomy fluoru bezpośrednio związane z atomami węgla. Są bardzo odporne chemicznie i termicznie. Najbardziej powszechnym polimerem fluorowym jest poli(tetrafluoroetylen) (PTFE). Czysty PTFE jest materiałem nietopliwym, o bardzo dużej lepkości. Posiada bardzo małą swobodną energię powierzchniową, dzięki czemu ma on dobre właściwości smarujące i adhezyjne – nie przywierają do niego żadne zanieczyszczenia. Charakteryzuje go wysoka odporność chemiczna – praktycznie z niczym nie reaguje, ani w niczym się nie rozpuszcza. PTFE jest jednak mało wytrzymałym mechanicznie materiałem, o niskiej twardości i sztywności. Znalazł zastosowanie głównie w produkcji aparatury chemicznej czy w patelniach wykorzystywanych w gastronomii.

R8QGtLzzZcTvd

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny poli(tetrafluoroetylenu) - polimeru, który stanowią dwie połączone za pomocą wiązania pojedynczego grupy ${\text{CF}}_2$, od każdej z nich odchodzi po jednym wiązaniu pojedynczym poza prawy nawias kwadratowy oraz lewy, w którym znajdują się symbole grup.

Polimery kondensacyjne

W makrocząsteczkach, powstałych w wyniku reakcji polikondensacji, w skład łańcucha głównego, oprócz atomów węgla, wchodzą też atomy innych pierwiastków, takich jak np. tlen, azot, fosfor czy krzem. Poniżej przedstawiono przykłady polimerów polikondensacyjnych wraz z ich właściwościami.

• Polietery to polimery, w których strukturze występują wiązania eterowe. Jednym z najbardziej powszechnych polieterów jest poli(tlenek etylenu) (PEG). To najczęściej bezbarwny, higroskopijny polimer, który, w zależności od masy cząsteczkowej ($n$), może być cieczą lub ciałem stałym. Miesza się z wodą bez ograniczeń, rozpuszcza w etanolu, glicerolu, chloroformie, acetonie i innych glikolach. Znajduje zastosowanie przede wszystkim jako rozpuszczalnik i emulgator, a także jako środek zwiększający lepkość ciekłych kosmetyków i leków. Wykorzystywany jest także jako substrat do produkcji poliuretanów.

RSvqmePGFF2am

Ilustracja przedstawia ogólny wzór półstrukturalny poli(tlenku etylenu), nawias kwadratowy obejmuje fragment wzoru, przecinając dwa wiązania, a poza nawiasem w indeksie dolnym względem nawiasu kwadratowego zapisano literę n. Poza nawiasem z lewej strony znajduje się atom wodoru, który łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z atomem tlenu znajdującym sie w nawiasie. Atom tlenu związany jest z grupą metylenową ${\text{CH}}_2$, która łączy się z drugą grupa metylenową, od której odchodzi wiązanie pojedyncze poza nawias, wiążąc ją z grupą hydroksylową $\text{OH}$.

• Poliamidy (PA) są polimerami o budowie łańcuchowej, w których fragmenty węglowodorowe są połączone ze sobą za pomocą wiązań amidowych. Polimery te wykazują tendencję do krystalizacji, co wynika ze zdolności do tworzenia się wiązań wodorowych między atomami tlenu i azotu, które pochodzą z dwóch różnych grup amidowych. Powoduje to, że poliamidy są dużo twardsze i trudniej topliwe niż polimery winylowe. PA cechują bardzo dobre parametry mechaniczne, m.in. duża odporność na rozciąganie i ścieranie. Jednocześnie poliamidy, poddane działaniu wysokich temperatur, zachowują kształt, co może być dużą zaletą. PA są odporne na działanie wody, benzyny i tłuszczów. Produkty wykonane z nich cechują się wysoką chłonnością wody, dzięki czemu mogą być stosowane w kontakcie z wilgocią. Polimery te znalazły zastosowanie w produkcji syntetycznych włókien (lepiej znane jako nylon) oraz jako tworzywa konstrukcyjne przetwarzane metodą wtryskową.

R11tC7mRVHja6

Zdjęcie przedstawia otrzymywanie włókna poliamidowego. Na zdjęciu znajdują się: palnik, statyw z probówkami, pusta zlewka, zlewka z różowym roztworem, z którego osoba trzymająca szklaną bagietkę nawija na nią powstałe włókno poliamidowe.

R17xbfkmP19hG

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny poliamidu. W nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym zapisano literę n, znajduje się podstawnik R, od którego poza lewy nawias odchodzi wiązanie pojedyncze, podstawnik ten łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z grupą $\text{NH}$, która to związana jest z atomem węgla połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu. Od wspomnianego atomu węgla poza prawy nawias odchodzi wiązanie pojedyncze.

• Poliuretany (PUR lub PU ) powstają na skutek addycyjnej polimeryzacji wielofunkcyjnych izocyjanianów z poliolami. Są to estrowo‑amidowe pochodne kwasu węglowego. W ich łańcuchach głównych występuje charakterystyczne ugrupowanie uretanowe $—\left[—\text{O}—\text{CO}—\text{NH}—\right]—$. Właściwości fizykochemiczne poliuretanów zależą od ich składu i masy cząsteczkowej. Istnieje możliwość sterowania przebiegiem reakcji za pomocą odpowiednich dodatków lub zmian proporcji reagentów w mieszaninie w taki sposób, aby otrzymać polimery o pożądanych cechach. Produkty wykonane z PUR cechuje dobra elastyczność – zachowana nawet przy dużej twardości materiału, odporność na ścieranie i rozdzieranie. Poliuretany wykazują dobre właściwości w zakresie izolacji termicznej i akustycznej. PUR jest także odporny na działanie smarów, olejów i promieniowania UV. Do poliuretanów zalicza się poliuretany lite oraz pianki poliuretanowe. Pierwsze są tworzywami termoplastycznymi, o niższej temperaturze topnienia od poliamidów, ale gorszych własnościach mechanicznych. PUR znalazły zastosowanie m.in. w budownictwie (np. pianki montażowe), przemyśle motoryzacyjnym (np. sztywne pianki do zderzaków, elementy wystroju wnętrza) czy przemyśle meblarskim (np. pianki tapicerskie, produkcja materacy). Także gąbki do kąpieli i mycia naczyń są produkowane z tego tworzywa.

R1Ok3vUWXZ4Bx

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny monomeru poliuretanu. W nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym zapisano literę n, znajduje się atom tlenu, od którego jedno wiązanie pojedyncze odchodzi poza nawias, a drugie łączy go z atomem węgla związanym z atomem tlenu wiązaniem podwójnym i z atomem azotu wiązaniem pojedynczym. Atom azotu podstawiony jest atomem wodoru i łączy się z podstawnikiem R, od którego odchodzi wiązanie pojedyncze do atomu azotu, również podstawionego atomem wodoru. Wspomniany atom azotu związany jest z atomem węgla połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z kolejnym atomem tlenu. Atom ten związany jest z podstawnikiem R prim, od którego odchodzi wiązanie pojedyncze do następnego atomu tlenu związanego z atomem węgla połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z atomem azotu podstawionym atomem wodoru i związanym z grupą R, od której odchodzi poza prawy nawias kwadratowy wiązanie pojedyncze.

• Poliestry to polimery, w których łańcuchu głównym występują wiązania estrowe. Budowa oraz polarność łańcuchów głównych poliestrów wpływa na ich większą niż w przypadków polimerów winylowych tendencję do krystalizacji, co sprawia, że są bardziej twarde i kruche, a trudniej topliwe. Poli(tereftalan etylenu) (PET) to termoplastyczny polimer z grupy poliestrów. W czystej postaci jest mikrokrystalicznym ciałem o budowie niezorientowanej. Przezroczysty i przypomina szkło, ale jest od niego lżejszy. Ponadto PET jest elastyczny, nie przepuszcza gazów, nie absorbuje wilgoci oraz jest odporny mechanicznie. W temperaturze pokojowej charakteryzuje go duża odporność chemiczna, m.in. na działanie rozcieńczonych kwasów i zasad, a także olejów, tłuszczów i węglowodorów. Wykorzystuje się go m.in. w produkcji butelek, przeznaczonych do napojów bezalkoholowych oraz włókien syntetycznych.

R1MOELmtzSK4D

Zdjęcie przedstawia różowo‑fioletowo‑pomarańczową tkaninę z metką, na której umieszczono informację, że tkanina jest wytworzona w stu procentach z poliestru.

R6dqKFnJwN8Un

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny monomeru poli(tereftalanu etylenu) (PET). W nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym zapisano literę n, znajduje się atom tlenu, od którego jedno wiązanie pojedyncze odchodzi poza lewy nawias, a drugie łączy go z atomem węgla związanym z atomem tlenu wiązaniem podwójnym i z pierścieniem fenylowym wiązaniem pojedynczym. W pozycji para, to jest w pozycji czwartej w pierścieniu znajduje się drugi podstawnik, który stanowi atom węgla połączony za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z kolejnym atomem tlenu związanym z grupą metylenową ${\text{CH}}_2$. Ta łączy się z drugą grupą metylenową, od której poza prawy nawias odchodzi wiązanie pojedyncze.

• Poliwęglany to liniowe poliestry kwasu węglowego, które ze względu na sposób otrzymywania oraz specyficzne właściwości fizykochemiczne i termoplastyczne, stanowią odrębną grupę polimerów. Takie tworzywa sztuczne wykazują bardzo dobre właściwości mechaniczne. Są przezroczyste, bardzo wytrzymałe mechanicznie, zwłaszcza w kontekście twardości i odporności na ściskanie. Największe znaczenie praktyczne mają poliwęglany, otrzymywane w wyniku reakcji fosgenu z bisfenolem A ($4$,$4\text{'}$-dihydroksy-$2$,$2$-difenylopropan), nazywanym także dianem. Poli(węglan dianu) jest przezroczysty, wykazuje doskonałą twardość i odporność na działanie temperatur w bardzo szerokim zakresie. Jest stosowany głównie do produkcji szyb kuloodpornych w samochodach, osłon dla publiczności na boiskach hokejowych czy też tarcz, wykorzystywanych przez brygady antyterrorystyczne.

• Silikony (polisiloksanypolisiloksanypolisiloksany) to polimery krzemoorganiczne w postaci olejów, żywic silikonowych lub elastomerów. Posiadają strukturę siloksanówsiloksanysiloksanów, w których wszystkie atomy krzemu połączone są z grupami alkilowymi lub arylowymi. Silikony mają większą odporność chemiczną i termiczną od siloksanów, ponadto wykazują odporność na promieniowanie ultrafioletowe. Poza tym są niepalne oraz cechuje je dobra elektroizolacyjność i smarność. Znalazły zastosowanie m.in. w budownictwie jako materiały uszczelniające i łączące, jako dodatki do kosmetyków oraz w medycynie, np. jako implanty piersi czy soczewki kontaktowe.

RSiTprk1KEAlY

Ilustracja przedstawiająca wzór ogólny silikonu. Atom krzemu $\text{Si}$ podstawiony trzema grupami R łączy się ze znajdującym się w nawiasie kwadratowym atomem tlenu. Atom tlenu związany jest z kolejnym atomem krzemu podstawionym dwiema grupami R oraz wiązaniem pojedynczym wychodzącym poza prawy nawias z atomem tlenu. Atom ten łączy się z kolejnym atomem krzemu podstawionym trzema grupami R; fragment znajdujący się w nawiasie jest n razy wzięty, to znaczy we wzorze w indeksie dolnym zaznaczono literę n

Na uwagę zasługują także polimery, które tworzą kauczuk syntetyczny. Jest to ogólna nazwa kauczuków, do których należą m.in. polibutadien, poliizopren czy polichloropren. Mają właściwości zbliżone do kauczuku naturalnego – są materiałami zbudowanymi z długich, przypadkowo splątanych ze sobą cząsteczek polimerów, które nie wykazują tendencji do krystalizacji, dzięki czemu odznaczają się niezwykłą elastycznością. Wykazują także dobrą elektroizolacyjność oraz odporność na działanie alkoholi, estrów, glikoli oraz ketonów. Niestety nie są odporne na działanie rozpuszczalników niepolarnych oraz warunków atmosferycznych, więc łatwo się ścierają. Kauczuk syntetyczny znajduje zastosowanie w produkcji opon, wykładzin podłogowych, uszczelek czy gumowych rękawiczek.

RHrb939PrH9RI

Ilustracja przedstawiająca wzór półstrukturalny kauczuku syntetycznego będącego kopolimerem. Jest to wzór monomeru poli(butadienu‑co‑styrenu). Zapis wzoru jest następujący. Pierwszy nawias kwadratowy, drugi nawias kwadratowy. W drugim nawiasie znajduje się grupa metylenowa ${\text{CH}}_2$, od której jedno wiązanie wychodzi poza oba nawiasy, zaś drugie łączy ją z grupą $\text{CH}$ podstawioną pierścieniem fenylowym, to jest sześcioczłonowymi pierścieniem aromatycznym. Od wspomnianej grupy $\text{CH}$ poza wewnętrzny prawy nawias kwadratowy z literą k w indeksie dolnym wychodzi w prawo wiązanie, które przecina kolejny nawias lewy wewnętrzny, łącząc się z grupą metylenową związaną z grupą $\text{CH}$ połączoną za pomocą wiązania podwójnego z kolejną grupą $\text{CH}$, która to jest związana z grupą metylenową. Od grupy metylenowej odchodzi wiązania poza dwa prawe nawiasy, względem pierwszego w indeksie dolny, znajduje się litera m, a względem drugiego litera n

Ciekawostka

DFF ($2$,$5$-diformylofurfural) to związek bardzo pożądany, który znalazł zastosowanie m.in. w produkcji leków, kosmetyków, zapachów, środków chemicznych czy paliw. Zaobserwowano, że polimery wyprodukowane na bazie DFF są biodegradowalne i rozkładają się do monomerów przypominających cukry.

RP5as9MGjbf3Q

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny $2$,$5$-diformylofurfuralu (DFF) zbudowanego z pięcioczłonowego pierścienia składającego się z jednego atomu tlenu i czterech atomów węgla. W pierścieniu pomiędzy atomami o lokatach dwa trzy oraz cztery pięć znajdują się wiązania podwójne. Do atomów węgla sąsiadujących z atomem tlenu przyłączone są grupy aldehydowe (formylowe). Każda zbudowana z atomu węgla połączonego wiązaniem podwójnym z atomem tlenu i wiązaniem pojedynczym z atomem wodoru.

Jednak do tej pory, aby wytworzyć DFF, potrzeba było stosunkowo wysokich temperatur (rzędu $100$-$150°\text{C}$) i skomplikowanej technologii, przez co proces jego otrzymywania był kosztowny. W związku z tym ów materiał nie mógł konkurować z produktami otrzymywanymi z ropy naftowej.

Nowa metoda uzyskiwania DFF, opracowana przez zespół prof. Colmenaresa, umożliwia wytworzenie go z HMF (hydroksymetylofurfuralu), a reakcja ta zachodzi w fotoreaktorze pod wpływem światła. Znacząco obniża to koszt produkcji DFF, a także wpływa na to, że proces otrzymywania monomeru jest bardziej ekologiczny. Ponadto HMF to materiał, który na skalę przemysłową otrzymuje się z produktów, takich jak celuloza, lignina czy inulina (często więc z odpadów przemysłu papierniczego).

R12x5Jy2hPrzU

Zdjęcie przedstawia kontener ze śmieciami, które się z niego wysypują, stojący na łące.

Słownik

Bibliografia

Dudek‑Różycki K., Płotek  M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

Encyklopedia PWN

Pielichowski J., Puszyński A., Chemia polimerów, Kraków 2004.

Wernicki P., Nowy pomysł na recykling: aspiryna z plastiku, plastik z aspiryny, „Nauka w Polsce” 2019, online naukawpolsce.pap.pl, dostęp: 06.10.2021.

Zamiast PET‑ów - ekologiczny plastik? Zespół z Warszawy ma na to sposób!, online: naukawpolsce.pap.pl, dostęp: 06.10.2021.