Cauciucuri, Izomerie, Legaturi, Hibridizari.

Ramona B

meditatiimedicina@yahoo.com

Cauciucuri

Polimerizarea alcadienelor cu duble legaturi conjugate are loc prin aditii 1,4 formandu-se macromolecule filiforme. De exemplu: - 1 ,3-butadiena formeaza prin

polimerizare polibutadiena:

• 2-metil-1,3-butadiena, numita izopren este monomerul care sta la baza formarii

cauciucului natural Si a diferitelor tipuri de cauciuc sintetic.

Forma trans a poliizoprenului denumita gutaperca este tot un

compus natural macromolecular.

Are mai putine aplicatii practice deoarece este sfaramocios Si lipsit de elasticitate

(exemple: folii hidroizolatoare folosite in medicina Si gospodarie).

Cauciucul natural este forma cis a poliizoprenului:

CAUCIUCUL NATURAL

Cauciucul natural, produs de origine vegetala, se gaseSte sub forma de dispersie

coloidala in sucul Iaptos (latex) al unor plante tropicale. Din punct de vedere chimic,

cauciucul natural este o hidrocarbura macromoleculara numita poliizopren· Cauciucul

natural brut are culoare slab galbuie , este insolubil in apa, alcool, acetona , dar este solubil

in benzen, benzina Si sulfura de carbon. Solutia obtinuta prin dizolvarea cauciucului natural

in benzina este folosita ca adeziv, sub numele de prenandez.

Cuciucul este elastic, el are proprietatea de a suferi alungiri mari (100-800%) la aplicarea unei forte slabe Si de a reveni la dimensiunile initiale cand actiunea fortei inceteaza

. Aceasta elasticitate se pastreaza intre O Si 300C; peste 300C cauciucul se inmoaie, devine

lipicios, iar sub OoC cristalizeaza Si devine casant (se sparge la lovire).

Sub actiunea oxigenului cauciucul "imbatraneSte" , adica devine sfaramicios Si

inutilizabil. Aceste inconveniente sunt inlaturate prin vuloanizare, operatie care consta in

incalzirea cauciucului cu mici cantitati de sulf (0,5-5%) la 130-140oC. in cursul acestui

tratament se formeaza punti C-S-S-C intre macromoleculele de poliizopren. Cauciucul

vulcanizat nu este plastic, limitele de temperatura ale elasticitatii sunt largite (-10 - +1400C), rezista la rupere, nu este solubil in hidrocarburi Si se imbiba foarte putin in solventi. Daca in

procesul de vulcanizare se folosesc cantitati mari de sulf (25-40%) se obtine un produs dur, cu

mare rezistenta mecanica Si care nu este elastic numit ebonita. Ebonita se foloseSte ca izolator electric.

CAUCIUCUL SINTETIC

Cauciucul sintetic este un compus macromolecular cu proprietati asemanatoare

celor ale cauciucului natural. EI poate fiprelucrat Si vulcanizat

REACTI I DE COPOLIMERIZARE

Reactia de polimerizare concomitenta a doua tipuri diferite de monomeri, cu obtinerea unui produs macromolecular se numeStereactie de copolimerizare.

Ecuatia generala a reactiei de copolimerizare este:

nxA + nyB [(A)x-(B)y ]n unde: A Si B sunt cei doi monomeri, n reprezinta gradul de polimerizare, iar x,y

raportul molar al celor doi monomeri.

De exemplu, prin copolimerizarea 1,3-butadienei cu acrilonitrilul

CH2=CH-CN se obtine cauciucul sintetic butadien-acrilonitrilic denumit uzual Buna N

MASE PLASTICE Materialele plastice sunt produse tehnologice de sinteza in compozitia carora

intra un compus macromolecular sintetic Si alte substante (plastifianti, coloranti,

antioxidanti) adaugate pentru a le conferi proprietati superioare.Dezavantajul lor

major este ca nu sunt biodegradabile.

O Dupa comportarea la deformare, masele plastice pot fi:

- plastomeri - pot suferi deformatii permanente;

- elastomeri - pot fi deformati numai temporar, data fiind marea lor elasticitate.

O Dupa comportarea la incalzire , se cunosc mase plastice:

- termoplaste - se inmoaie la incalzire Si se intaresc la racire;

- termorigide - se prelucreaza numai la rece, deoarece nu se

topesc la incalzire.

REPREZENTANTI, APLICATII PRACTICE

Polietena este produsul de polimerizare a etenei, in care gradul de

polimerizare variaza intre limite foarte mari (18000 - 800000).

Polipropena are proprietati Si utilizari asemanatoare cu polietena; in

plus, ea poate fi trasa in fire.

Polistirenul este un polimer cu proprietati dielectrice foarte bune, stabil la

actiunea diverSilor agenti chimici.

Policlorura de vinil (PVC) este utilizata pentru obtinerea de tuburi Si tevi ,

precum Si a unor foi cu sau fara suport textil (linoleum).

Politetrafluoroetena (teflonul) este un foarte bun izolator electric .

IZOMERIE IZOMERI – SUBSTANTE CU ACEEASI FORMULA MOLECULAR

1. Izomeriide constitutie

-difera prin succesiunea de legare al atomilor, fara sa tina seama de aranjarea spatiala

acestora

-au proprietati fizice Si chimice diferite

-izomeri de catena

-izomeride pozitie(ex. 1-clorbutan/2-clorbutan, 1-butena/2-butena)

-izomeri de functiune (ex. Alcooli/eteri; acizi monocarboxilici/esteri,

nitroderivati/aminoacizi)

-izomeri de compensatie (ex. Dietileter/metil-propil-eter; propilamina/etil-metil-

amina/trimetil-amina) !!! NU suntizomeri de functiune

CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 CH3 – O – CH2 – CH2 –CH3

-Tautomerii –(-C=C-OH (enoli)/ -CH-C=O (compuSi carbonilici)) –difera prin

pozitiaunui H si a unei duble legaturi

CH2 = CH = OH CH3 – CH=O

2. Stereoizomerii

Izomeri in care atomii sunt legati in aceeasi succesiune dar compusii difera prin orientarea spatiala a atomilor

“STEREOS” –in spatiu

Izomeri de conformatie –Conformeri

Aranjamente spatiale dinamice ce apar ca urmare a rotatiei atomilor in jurul

unei sau a mai multor legaturi sigma

Izomeride configuratie

-Aranjari spatiale statice care difera prin modul de aranjare a

atomilor in spatiu in raport cu un plan(al legaturii pi sau ciclul saturat)

sau un centru de simetrie (carbon asimetric) din cadrul moleculei.

!!!! -Izomerii de configuratie se pot prezenta sub forma mai multor izomeri de conformatie

Clasificare

1. Enantiomeri au proprietati chimice, fizice identice

2. Diastereoizomeri au proprietati chimice, fizice diferite

izomeri geometrici (diastereoizomerie geometrica)

izomeri optici (apar la compuSi cu >2 atomi de C asimetric

Anomeri

Atentie!!!!!

Izomerii optici sunt enantiomerii si diastereoizomerii optici

Anomerii sunt izomeri sterici, respectiv sunt un tip

particular de diastereoizomeri (izomeri de distanta)

IZOMERI GEOMETRICI

Difera prin aranjamentul spatial al atomilor sau a

grupelor de atomi (de la acelasi atom de carbon) fata

de un plan de referinta: planul legaturii duble

(alchene) sau planul unui ciclu (cicloalcani)

-Izomeri cis-trans – cu perechide substituenti identici

-Izomeri E (entgegen)/Z (zusammen) – cu substituenti diferiti

IZOMERIA OPTICA

-Substante optic active - au proprietateade a rotiplanulluminii polarizate atunci cand aceasta trece prin ele

-Activitatea optica este corelata cu asimetria/lipsa de simetrie a unei structuri

Molecule chirale –molecule cu cel putin un atom de carbon

asimetric, molecule care nu se suprapun peste imaginea lor in

oglinda sau care nu au un element de simetrie

Carbon asimetric = C optic activ = C hibridizat sp3cu 4 substituenti diferiti

Enantiomeri, antipozi optici - izomeri deconfiguratie aflati in relatia de

obiect-imagine in oglinda cu proprietati fizice si chimice IDENTICE, ce

difera prin sensul de rotire a planului luminii polarizate in directii

opuse cu acelasi numar de grade. Moleculele acestora sunt chirale.

-Dextrogire(+) –rotescplanul luminii polarizate spre dreapta

-Levogire(-)-rotesc planul luminii polarizate spre stanga

-Amestec racemic – amestec echimolecular a doi enantiomeri, optic inactiv prin compensarea intermoleculara.

Diastereoizomerii –izomeri care nu sunt in relatia de obiect-imagine in

oglinda. Pot fi geometrici sau optici. Au proprietati fizice si chimice

diferite.

Conditii de existenta a enantiomeriei:

-Cel putin un atom de carbon asimetric

-Relatie obiect-imagine in oglinda

-Enantiomerii trebuie sa fie nesurperpozabili prin translatie sau rotatie in plan

Pentru compusi cu mai multi atomi de C asimetric:

n

Numaruldeenantiomeri=2 (n=nr.de atomi de C asimetrici)

n

Numarul de perechi de enantiomeri=2 /2

Pentru compusii optic activi cu 2 sau mai multi atomi de C asimetrici cu substituenti identici (de obicei cu plan de simetrie):

n

Numarul de enantiomeri este 2 /2. Numarul de stereoizomeri este cu unul mai putin.

-Mezocompusi – compusi cu 2 atomi de C asimetric ,optic inactivi prin compensare intramoleculara datorita existentei unui plan de simetrie, superpozabili

-Diastereoizomerii – izomeri de configuratie (optici,geometrici) intre care nu exista relatia obiect – imagine inoglinda

Diastereoizomerii optici au cel putin un atom de C cu configuratie identica si cel putin unul cu configuratie diferita

Oxidare si reducere

Oxidarea este procesul in care o specie chimica cedeaza electroni.

Reducerea este procesul in care o specie chimica accepta electroni.

Cele doua procese sunt cuplate astfel intr-o reactie, cad o substanta se oxideaza,

cealalta se reduce reactii redox.

Agentul oxidant este specia chimica care e reduce acceptand electroni.

Agentul reducator este specia chimica care se oxideaza cedand electroni.

Orbitali

Orbitalii s pot fi ocupati cu maxim 2 electroni.

Pe fiecare strat exista un singur orbital s si 3 p

Cei 3 orbitali p sunt orientati perpendicular unul pe celalalt si pot fi ocupati cu maxim 6 electroni

energia orbitalilor creste in ordinea:

s <p

Valenta este reprezentata de numarul de electroni cu care atomul participa la formarea legaturilor chimice (cel mai adesea numarul de electroni cedati sau acceptati pt a atinge stabilitatea pe ultimul strat)

In timpul reactiilor chimice, orbitalii din stratul de valenta se combina modificandu-si forma si orientarea initiala devenind astfel egali in energie, fenomen numit HIBRIDIZARE.

Orbitalii rezultati prin hibridizare se numesc orbitali hibrizi.

Tipuri de hibridizari

Hibridizare sp3, caracteristica legaturilo simple, σ

Unghiul legaturii are 109º28’

Hibridizare sp2 – caracteristica legaturilor duble, σ + π

Unghiul legaturii are 120º

Hibridizare sp – caracteristica legaturilor triple, σ + π + π

Unghiul legaturii are 180º

Ex: Cate legaturi σ si π va avea compusul urmator:

σ σ σ σ σ σ σ

CH2 = CH - C≡C – CH= CH – CH2 – CH3

π π+π π

Ce fel de hibridizari au atomii de C constituenti?

CH2 = CH – C ≡ C – CH= CH – CH2 – CH3

sp2 sp2 sp sp sp2 sp2 sp3 sp3

Tipuri de legaturi

In cadrul moleculelor organice, intre elementele organogene se stabilesc majoritar legaturi covalente.

Clasificare legaturi covalente

- nepolare - dubletul de electroni apartine in egala masura celor doua nuclee ( cum este in cazul moleculelor diatomice – Cl2, N2, Br2

- polare – in cazul legaturii formate din atomi diferiti, atomul cu electronegativitate mai mare atrage mai puternic dubletul de electronic astfel incat densitatea norului electronic este mai mare in apropierea acestui atom. (ex. HCl, H20, NH3). Efecte atragatoare de electroni au atomii de F,Cl,Br, O, N.

Legatura ionica se realizeaza prin transfer de electroni de la un metal la un nemetal rezulta saruri, oxizi sau hidroxizi