Co je to radikální polymerace?
Slovo polymer znamená „mnoho jednotek“ a týká se chemického procesu přidávání jedné jednotky k druhé, k jiné - atd. - dokud není vytvořen řetěz požadované velikosti. Některé polymerační reakce využívají kladně nabité uhlíkové ionty nebo karbocationy; zatímco jiní používají negativně nabité atomy uhlíku nebo karbaniony. Ještě třetí mechanismus splňuje úkol pomocí volných radikálů a tento proces se nazývá radikálová polymerace. Volné radikály jsou atomy nebo molekulární fragmenty s reaktivním nepárovým elektronem, které lze použít ke zvětšení velikosti menší molekuly. Pro zahájení reakce při polymeraci volných radikálů je vyžadován "iniciátor".
Obecně je iniciátor molekula mající slabou chemickou vazbu, která se rovnoměrně rozdělí na radikály, přičemž každý fragment odebírá jeden elektron, spíše než jeden fragment přijímající oba elektrony a druhý, žádný. Chlorový plyn (Cl 2 ) vystavený ultrafialovému světlu se rozdělí na dva radikály, z nichž každý je označen jako Cl with, s tečkou představující osamělý elektron. Když se tento reaktivní radikál spojí s elektricky neutrální organickou molekulou, výsledkem je větší radikál, který může dále reagovat, atd. Další běžné iniciátory zahrnují organické peroxidy - s vazbou - (O-O) - a azosloučeniny - sloučeniny mající vazbu - (N = N).
Jakmile je reakce zahájena, propagace reakce pokračuje, přičemž počet volných radikálů zůstává v podstatě konstantní. Jedním z příkladů je radikálová polymerace ethylenového plynu za použití organického peroxidového iniciátoru, R – O – O – R. Malé množství peroxidu se rozdělí na jednotlivé složky radikálů (R-O ∙) a přivádí se do ethylenového plynu (CH2 = CH2). Oba reagují, což má za následek navíc přítomnost nového druhu (R – O – CH2 – CH2 ∙). Toto je samo reaktivní a útočí na druhou molekulu ethylenového plynu, aby vytvořilo ještě další větší druhy (R – O – CH2 – CH2 – CH2 – CH2– CH2); nakonec se reakce zastaví.
Ačkoli je radikálová polymerizační reakce zastavena ve vhodném bodě, existují přírodní procesy, které snižují počet dostupných účastníků volné radikálové reakce před dosažením tohoto bodu. Jeden z nich se nazývá „kombinace“, nezamýšlené spojení volných radikálů. V citovaném příkladu 2 R – O – CH2 –CH2 ∙ → R – O – CH2 –CH2 – CH2 –CH2 – O – R. Další vedlejší reakcí je „disproporcionace“, ve které jeden radikál uchopí atom vodíku z jiného radikálu, jako je tomu u R – O – CH2 – CH2 ∙ + ∙ CH2–CH2 –O – R → R – O – CH2 CH3 + CH2 = CH – O – R. Výsledný polymer, polyethylen, lze napsat - (CH 2 – CH2) n -. Protože ne všechny produktové řetězce v procesu radikálové polymerace budou mít v době ukončení reakce stejnou délku, může být molekulová hmotnost uvedena jako průměrná molekulová hmotnost nebo jako nějaká forma distribuce molekulové hmotnosti.