Gondolkodtál már azon, hogyan lesz a vegyi anyagokból műanyag?
Mágia.
Vicceltem … Valójában ez tudomány a gyakorlatban. Pontosabban a kémia. A műanyagok a nyersanyagok, a mérnöki munka és az energia nagyon is valóságos házasságának az eredményei – mindezek a kémia által összehozva.
Íme egy rövid bevezető arról, hogyan teszik lehetővé a vegyészek a modern műanyagokat. Ne aggódj, ha nem voltál jeles a kémiaórán. Bár a műanyagok csúcstechnológiás, fejlett anyagok lehetnek, alapvető felépítésük megértése egyszerű. Legalábbis számomra …
Műanyagok kémiája: Hogyan készülnek a műanyagok
A mai műanyagok előállításához a vegyészek különböző, természeti erőforrásokból származó elemekkel (atomokkal, például szénnel, hidrogénnel, oxigénnel stb.) kezdenek. Emlékeztek még arra a csodálatos, elegáns kémiai elemek periódusos rendszerére, amely a Földön minden építőköveit felsorolja? Ez az összetevők listája.
A vegyészek különböző atomokat kombinálnak, hogy molekulákat hozzanak létre, amelyek egyszerűen két vagy több atomból állnak, amelyeket kémiai kötések tartanak össze. A műanyagok készítésekor ezeket a molekulákat általában monomereknek nevezik. Ezeket a monomereket ezután kémiai kötésekkel lánccá vagy hálózattá egyesítik – ezt nevezzük polimerizációnak. A keletkező anyagokat pedig polimereknek nevezzük. Vagy műanyagoknak.
(Mint látja, a kémiai kötések meglehetősen fontosak – és nem csupán azért, hogy lehetővé tegyék a modern műanyagokat. Szervezik azokat az elemeket is, amelyek együttesen alkotnak mindent a világegyetemben – beleértve minket, embereket is. Kémiai kötések nélkül az élet egyszerűen az elemek kaotikus örvénye lenne. Valójában nem sok élet lenne…)
Bővebben:
A műanyag tudománya: Thermoplasztikák és hőre keményedő műanyagok
Ha a monomerek láncszerűen felsorakozva kapcsolódnak egymáshoz (képzeljünk el egy gyöngysort), a polimert hőre lágyuló műanyagnak nevezzük. Ez a műanyag úgy viselkedik, mint egy jégkocka: melegítéskor elolvad, lehűtéskor pedig megszilárdul … mint a víz, újra és újra. A polipropilén (amiből a vajtartók gyakran készülnek) egy példa a hőre lágyuló műanyagra.
Ha a monomerek háromdimenziós hálózattá kapcsolódnak össze, a polimert hőre keményedőnek nevezzük. Ez a műanyag úgy viselkedik, mint a tojás: miután megszilárdul és “megszilárdul” (vagy a tojás esetében, miután megfőtt), nem tud visszatérni a ragacsos, folyékony állapotába. A barkácsboltban kapható epoxi, amely felhordáskor megkeményedik és megszilárdul, egy példa a hőre keményedő műanyagra.
Mivel a hőre keményedő műanyagok monomerek háromdimenziós hálózatából állnak, nagyon szívósak lehetnek. Például az autógumik hőre keményedő műanyagból (gyakran szintetikus guminak is nevezik) készülnek.
A hőre keményedő műanyagok is kemények, de gyakran kevésbé intenzív környezetben használják őket, például üdítőitalok könnyű palackjaiban, amelyek nincsenek kitéve olyan nagy hőhatásnak és súrlódásnak, mint a gumiabroncsok.
Bővebben:
Műanyagok kémiája: A kémikusok (más okos emberekkel együtt) az idők során számos módszert találtak ki az összetevők kombinálására, hogy új polimereket hozzanak létre … és még a polimerek kombinálására is. A molekulák különböző tulajdonságokkal alakíthatók ki attól függően, hogy mire van szükségünk: ragacsos vagy csúszós vagy könnyű vagy puha vagy kemény vagy habos vagy rugalmas vagy … nos, érted a lényeget. Ezért használják a műanyagokat oly sok hasznos mindennapi termékben, a spatulától az autó lökhárítójáig, az orvosi implantátumtól a ruházati szövetekig.
És ez még csak a kezdet, hiszen a vegyészek folyamatosan új, innovatív műanyagokat fejlesztenek – hogy a repülőgépek könnyebbek legyenek, a szív tovább pumpáljon, az élelmiszerek frissebbek maradjanak, az otthonok energiatakarékosabbak legyenek, és így tovább.
Így ér véget a kémiaóra. Látod, ez könnyű volt.
További olvasmányok: