От деревьев до шин, от обеда до пакетов с продуктами, от хлопьев для завтрака до школьной одежды: полимеры играют важную роль в мире людей и природы. По мере того, как люди становятся более осведомленными об окружающей среде, многие ищут способы заменить искусственно созданные предметы более устойчивыми заменителями. Полимеры не являются исключением.

Какие полимеры?

Полимеры - это длинные молекулы, сделанные из мономеров. «Поли» означает много, а «моно» означает один или один. «Мерс» означает части. Следовательно, полимеры означают множество частей, а полимеры состоят из множества мономеров или отдельных частей. Различные полимеры образуются из разных мономеров. Кроме того, когда расположение мономеров изменяется, может образовываться другой полимер.

Соединение мономеров

Мономеры соединяются двумя разными способами. В первом случае мономеры соединяются напрямую, как строительные блоки, соединенные вместе. Это так называемые аддитивные полимеры. Многие синтетические мономеры образуют аддитивные полимеры. Во втором типе соединения мономеры выделяют молекулу воды, когда они соединяются вместе. Это так называемые конденсационные полимеры. Большинство природных полимеров являются конденсационными полимерами, поэтому вода является естественным побочным продуктом связывающих мономеров.

Натуральные полимеры

Природных полимеров предостаточно. Белки, крахмалы, углеводы и даже ДНК являются природными полимерами. Гамбургер состоит в основном из полимеров. Картонный контейнер, в который вошел гамбургер, и салфетка, используемая для вытирания любых разливов кетчупа, также сделаны из полимеров. Понимание структуры, характеристик и использования природных полимеров может помочь людям сделать экологически сознательный и осознанный выбор. Некоторые важные природные полимеры включают следующие примеры.

Целлюлоза

Наиболее распространенным природным полимером является целлюлоза. Целлюлоза поступает из деревьев и растений. Целлюлоза состоит из длинных вытянутых нитей глюкозы, сахара, который растения производят во время фотосинтеза. Эти растянутые целлюлозные полимеры образуют очень прочные опоры для растения, поэтому деревья могут стоять такими же высокими, как и они. Эти вытянутые целлюлозные полимеры также образуют волокна из хлопка и конопли, которые можно использовать для изготовления одежды. Волокна целлюлозы также делают бумажные изделия. Благодаря тому, что мономеры сочетаются друг с другом, целлюлоза не растворяется в воде, что делает целлюлозу очень полезным природным полимером.

Хитон

Хитон является вторым наиболее распространенным природным полимером на Земле. Хитон находится в клеточных стенках грибов, в том числе грибов, и в экзоскелетах насекомых, пауков и ракообразных, таких как крабы и лобстеры. Химическая структура хитона отличается от целлюлозы только одной молекулой в мономере глюкозы. После очистки хитон используется для изготовления пищевой пластиковой пищевой пленки, в качестве загустителя для пищевых продуктов и для очистки промышленных сточных вод.

Углеводы

Углеводы, другая группа полимеров, образуются из глюкозы, как целлюлоза. Сахар и крахмал, оба вида углеводов, служат пищей для растений и животных. Тем не менее, глюкозные мономеры соединяются по-разному в углеводах, чем в целлюлозе, однако, вместо того чтобы вытягиваться, они собираются в пучки. Такое связывание полимерной цепи означает, что углеводы занимают меньше места, позволяя растениям хранить свою пищу в фруктах и ​​овощах, таких как картофель и морковь. Одним из результатов того, как эти мономеры соединяются, является то, что углеводы растворяются в воде. Люди могут переваривать углеводы, но не клетчатку, потому что углеводы растворяются в воде, а клетчатка - нет. Также людям не хватает фермента, который разрушит полимер целлюлозы.

Белки

Миллионы различных видов белковых полимеров сделаны из аминокислотных мономеров. Хотя существует только 20 различных видов аминокислот, многие различные комбинации и комбинации приводят к большому разнообразию белков. Некоторые различные типы белковых полимеров включают кожу, органы тела, мышцы, волосы, ногти, перья, копыта и мех. Широкий спектр животных волокон, от шерсти до шелка, происходит из белковых полимеров. Паучий шелк, одно из самых прочных известных волокон, представляет собой белковый полимер. Кожа, сделанная из кожи животных, получена из белковых полимеров.

ДНК и РНК

Два полимера нуклеиновой кислоты, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК), образуются из мономерных нуклеотидов. ДНК содержит генетический код организма, а РНК переносит генетическую информацию из ДНК в цитоплазму, где затем образуются белки. Как и большинство природных полимеров, полимеры нуклеиновых кислот являются конденсационными полимерами.

Резинка

Натуральный каучук происходит из латекса (особый вид сока) каучуковых деревьев. Хотя большинство натуральных полимеров являются конденсационными полимерами, натуральный каучук является аддитивным полимером, образованным из изопреновых мономеров. Натуральный каучук отскакивает и растягивается из-за мономерных соединений. Мономеры аналогичного природного полимера, называемого гуттаперчей, соединяются по-разному, в результате чего получается хрупкий, а не гибкий материал.

Синтетические или искусственные полимеры

Преимущества синтетических или искусственных полимеров включают стабильность и консистенцию продукта. Например, синтетический каучук не гниет, как натуральный каучук. Синтетический каучук также может быть настроен для различных целей. Примеры синтетических полимеров включают нейлон, эпоксидные смолы, полиэтилен, оргстекло, пенополистирол, кевлар® и тефлон®. От пластиковых контейнеров до мебели, от одежды до распыляемых пенопластов, синтетические полимеры пронизывают современную жизнь.

К сожалению, однако, стабильность синтетических полимеров означает, что эти полимеры не разрушаются естественным образом, создавая проблемы утилизации и увеличивая загрязнение во всем мире. Горение при высокой температуре разрушает синтетические полимеры, но также выделяет углекислый газ и другие (часто токсичные) химические вещества в атмосферу. Кроме того, большинство искусственных полимеров сделаны из нефти, невозобновляемого ископаемого топлива.