Hvad er radikal polymerisation?

Ordet polymer betyder "mange enheder" og henviser til en kemisk proces med at tilføje en enhed til en anden, til en anden - og så videre - indtil en kæde med den ønskede størrelse er produceret. Nogle polymerisationsreaktioner anvender positivt ladede carbonioner eller carbocationer; mens andre bruger negativt ladede kulstofatomer eller carbanioner. Endnu en tredje mekanisme udfører opgaven ved hjælp af frie radikaler, og processen kaldes radikal polymerisation. Frie radikaler er atomer eller molekylære fragmenter med et reaktivt, parret elektron, der kan bruges til at øge størrelsen på et mindre molekyle. En "initiator" er påkrævet for at begynde reaktionen i fri radikal-polymerisation.

Generelt er initiatoren et molekyle, der har en svag kemisk binding, der opdeles jævnt i radikaler, idet hvert fragment fjerner et enkelt elektron i stedet for at et fragment modtager både elektroner og det andet, ingen. Klorgas (Cl2), der udsættes for ultraviolet lys, opdeles i to radikaler, hver angivet som Cl ∙, med en prik, der repræsenterer den elektroniske elektron. Når denne reaktive radikal forenes med et elektrisk neutralt organisk molekyle, er resultatet et større radikal, der kan reagere yderligere, og så videre. Yderligere almindelige initiatorer inkluderer organiske peroxider - med en - (O – O) - binding - og azo-forbindelser - forbindelser med en - (N = N) - binding.

Når reaktionen er startet, fortsætter udbredelsen af ​​reaktionen, med antallet af frie radikaler, der forbliver i det væsentlige konstant. Et eksempel på dette kan ses ved radikal polymerisation af ethylengas ved anvendelse af en organisk peroxidinitiator, R – O – O – R. En lille mængde peroxid opdeles i dets komponentradikaler (R – O ∙) og ledes i ethylengas (CH2 = CH2). De to reagerer, hvilket resulterer i tilføjelse og tilstedeværelsen af ​​en ny art (R – O – CH ₂ –CH ₂ ∙). Dette er i sig selv reaktivt og angriber et andet ethylengasmolekyle for at producere endnu en anden, større art (R – O – CH2 –CH2CH2 –CH2 ∙); til sidst standses reaktionen.

Selvom radikalpolymerisationsreaktionen stoppes på et passende tidspunkt, er der naturlige processer, der reducerer antallet af tilgængelige deltagere af fri radikalreaktion, før dette punkt er nået. En af disse kaldes "kombination", den utilsigtede sammenføjning af frie radikaler. I det nævnte eksempel er 2 R – O – CH ₂ –CH ₂ ∙ → R – O – CH ₂ –CH ₂ –CH ₂ –CH ₂ –O – R. En anden bivirkning er "disproportionering", hvor en radikal snapper et brintatom fra en anden gruppe, som i R – O – CH ₂ –CH ₂ ∙ + ∙ CH ₂ –CH ₂ –O – R → R – O – CH ₂ CH3 + CH2 = CH – O – R. Den resulterende polymer, polyethylen, kan skrives - (CH2 –CH2) _n -. Da ikke alle produktkæderne i radikalpolymerisationsprocessen har samme længde på tidspunktet for reaktionens afslutning, kan molekylvægt gives som en gennemsnitlig molekylvægt eller som en form for molekylvægtfordeling.