Что такое радикальная полимеризация?
Слово полимер означает «много единиц» и относится к химическому процессу добавления одной единицы к другой, и так далее, до тех пор, пока не будет получена цепочка желаемого размера. В некоторых реакциях полимеризации используются положительно заряженные ионы углерода или карбокатионы; в то время как другие используют отрицательно заряженные атомы углерода или карбанионы. Тем не менее, третий механизм решает задачу с использованием свободных радикалов, и этот процесс называется радикальной полимеризацией. Свободные радикалы - это атомы или молекулярные фрагменты с реактивным неспаренным электроном, которые можно использовать для увеличения размера молекулы меньшего размера. «Инициатор» необходим для начала реакции в свободнорадикальной полимеризации.
Как правило, инициатор - это молекула, обладающая слабой химической связью, которая равномерно распадается на радикалы, причем каждый фрагмент отнимает один электрон, а не один фрагмент, получающий оба электрона, а другой - нет. Газообразный хлор (Cl 2 ), подвергающийся воздействию ультрафиолетового света, распадается на два радикала, каждый из которых обозначен как Cl with, причем точка обозначает одиночный электрон. Когда этот реакционно-способный радикал объединяется с электрически нейтральной органической молекулой, в результате получается более крупный радикал, который может реагировать дальше и так далее. Дополнительные распространенные инициаторы включают органические пероксиды - со связью - (O-O) - и азосоединения - соединения, имеющие - (N = N) - связь.
Как только реакция начинается, распространение реакции продолжается, причем количество свободных радикалов остается практически постоянным. Один из примеров этого можно увидеть в радикальной полимеризации этиленового газа с использованием органического пероксидного инициатора R – O – O – R. Небольшое количество пероксида расщепляется на составляющие его радикалы (R – O ∙) и подается в этиленовый газ (CH 2 = CH 2 ). Эти два реагируют, приводя к добавлению и присутствию нового вида (R – O – CH 2 –CH 2 ∙). Он сам по себе реактивен и атакует вторую молекулу этиленового газа с образованием еще одной, более крупной разновидности (R – O – CH 2 –CH 2 CH 2 –CH 2 ∙); в конце концов, реакция останавливается.
Хотя реакция радикальной полимеризации останавливается в удобной точке, существуют естественные процессы, которые уменьшают число доступных участников свободнорадикальной реакции до того, как эта точка будет достигнута. Один из них называется «комбинация», непреднамеренное присоединение свободных радикалов. В приведенном примере 2 R – O – CH 2 –CH 2 → R – O – CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –O – R. Другой побочной реакцией является «диспропорционирование», при котором один радикал отрывает атом водорода от другого радикала, как в случае R – O – CH 2 –CH 2 ∙ + ∙ CH 2 –CH 2 –O – R → R – O – CH 2 CH 3 + CH 2 = CH – O – R. Полученный полимер полиэтилен можно записать - (CH 2 –CH 2 ) n -. Поскольку не все цепочки продуктов в процессе радикальной полимеризации будут иметь одинаковую длину во время прекращения реакции, молекулярная масса может быть представлена как средняя молекулярная масса или как некоторая форма распределения молекулярной массы.