8.5. Polümeerid

Nii meie sees kui ka meie ümber on palju ühendeid, mille molekulid on väga suured ja kus saab tuvastada molekulist lõigu, mis terve ahela pikkuses kordub. Sellised ained on näiteks meie organismis olevad valgud, taimede ehitusmaterjaliks olev tselluloos, köögikapis leiduv tärklis, aga ka plastpakendid, pinnakattematerjalid, teflon jne. Mida polümeerid endast kujutavad, sellest annab ülevaate järgmine video.

Allikas: https://youtu.be/p6VkeP8nHOU

Polümeerid on ained, mille väga suured molekulid koosnevad paljudest üksteisega kovalentsete sidemetega seotud väikeste molekulide jääkidest.

Polümeeri tekkeks on tarvis monomeeri. Monomeer on väike molekul, mis on võimeline liituma teiste molekulidega ja moodustama pikki omavahel seotud ahelaid. Polümeeride tähistamisel tuuakse nurksulgudes ära elementaarlüli ehk korduv lüli polümeeri molekulis ja sulgude taga olev täht n (võib ulatuda kümnete ja sadade tuhandeteni) näitab monomeeride arvu, mis on omavahel ühinedes moodustanud polümeeri molekuli.

 

Polümeeri teke

Polümeeride tekkimine

Vaatleme näiteks sellise polümeeri nagu polüeteeni (igapäevaselt meile tuntud kui kile valmistamise tooraine) teket. Polüeteen tekib väga paljude eteeni (CH₂=CH₂) molekulide liitumisel. Kirjeldame protsessi kahe eteeni (monomeer) molekuli näitel. Mõlemad molekulid sisaldavad kahte süsiniku aatomit ja ühte nendevahelist kaksiksidet (lisaks ka nelja vesiniku aatomit). Kõigepealt toimub monomeerides oleva kordse sideme lõhkumine, mille tulemusena jääb üks sidet moodustav üksik elektron ühe süsiniku aatomi juurde ja teine sidet moodustav üksik elektron teise süsiniku aatomi juurde. Need elektronid on aga väga reaktsioonivõimelised, kuna soovivad leida endale paarilist, millega ühinedes moodustada keemiline side. Paarilise saavad nad teise eteeni molekuli üksiku elektroni näol ning kaks elektroni moodustavadki süsinike aatomite vahele kovalentse sideme.

Polüeteeni teke eteeni molekulide liitumisel

Polümeeride liigitamine

Polümeere saab liigitada algmaterjali põhjal kaheks: looduslikud ja sünteetilised polümeerid.

Looduslikest polümeeridest võib välja tuua inimese organismi jaoks ühed tähtsaimad polümeerid – valgud. Valgud on ained, mis meie kehas katalüüsivad mitmeid reaktsioone, on ehitusmaterjaliks jne. Valkude korral on monomeerideks aminohapped, mis ühinedes moodustavad polümeere ja nii tekivadki valgud. Siin näiteks on toodud neljast glütsiini (aminohape) molekulist koosnev valk:

Valgu struktuur

Teiseks inimese organismi jaoks väga oluliseks polümeeriks on nukleiinhapped (DNA ja RNA). DNA on meie organismis pärilikku informatsiooni säilitav aine, RNA osaleb aga geneetilise informatsiooni tõlkijana.

DNA struktuur. Allikas: https://et.wikipedia.org/wiki/DNA

Veel on üheks oluliseks looduslikuks polümeeriks tärklis. Tärklisega oled Sa ilmselt kokku puutunud köögis toimetades. Tärklist kasutab laialdaselt toorainena näiteks ravimi- ja paberitööstus. Taimedes on tärklis varuaine. Tärklise korral moodustavad polümeeri glükoosi molekulid.

 

Tärklis

Ehituslikult suhteliselt sarnane tärklisega on tselluloos, mis moodustab taimedes rakukesti. Tselluloosi kasutatakse paberi ja papi, tsellofaani, tehiskiudainete (tehissiid) ja paljude keemiatööstuses valmistatavate  toodete lähteainena.

Tselluloos

Igapäevaelus tunned Sa kindlasti ka päris paljusid sünteetilisi polümeere, neist kõige tuntumad on plastmassid, kummid, liimid ja sünteetilised riidekiud.

Plastmasside maailm on väga kirju – nii oma esindajate arvukuse kui ka välimuse poolest. Pangakaartidest prügikottideni ja mänguasjadest autodetailideni – plastmassid ümbritsevad meid kõikjal. Peaaegu kõik plastmassid on toodetud naftasaadustest.

Liimide koostises kõige levinum polümeer on polüvinüülatsetaat (pakenditele märgitud kui PVA, õige lühend PVAc), mida võib leida puidu- ja paberiliimides.

Polüvinüülatsetaat

Sünteetilistest riidekiududest oled aga kindlasti kokku puutunud polüester-, polüamiid- ja akrüülkiust valmistatud rõivaesemetega.