4.1 - Polimer

Polimer, Monomer dan Sumber

Polimer ialah molekul berantai panjang yang terhasil daripada pencantuman banyak ulangan unit asas.
Monomer ialah unit asas bagi polimer.
Pempolimeran ialah tindak balas pencantuman monomer untuk menghasilkan polimer.
Polimer boleh dikelaskan berdasarkan sumber, cara penghasilan dan ciri polimer yang terhasil.

Sumber	Polimer → monomer
Semula jadi	Kanji → glukosa; selulosa → glukosa; protein → asid amino; getah asli → isoprena
Sintetik	Polistirena → stirena; polipropena → propena; polivinil klorida (PVC) → vinil klorida

Polimer semula jadi terhasil secara semula jadi dan diperoleh daripada alam sekeliling. Contohnya kanji, protein dan kapas.
Polimer sintetik dihasilkan melalui tindak balas kimia di makmal atau kilang. Contohnya nilon, polietena, polistirena dan PVC.
Plastik ialah nama umum bagi polimer sintetik.

Jenis-jenis Polimer

Jenis	Ciri-ciri dan contoh
Termoplastik	Melebur apabila dipanaskan, mengeras apabila disejukkan, boleh diacu berulang kali dan dikitar semula; polietena, PVC, nilon
Polimer termoset	Tidak boleh diacu semula selepas dipanaskan; biasanya terurai atau hangus dan tidak boleh dikitar semula; melamina, bakelit
Polimer elastomer	Boleh diregang dan kembali kepada bentuk asal apabila dilepaskan; sangat kenyal; poliuretana, getah stirena-butadiena (SBR)

Perbandingan rantai termoplastik yang berselirat, rantai termoset dengan banyak rangkai silang dan rantai elastomer dengan lebih sedikit rangkai silang. — Jenis-jenis Polimer

Tindak Balas Pempolimeran

Tindak balas pempolimeran dibahagikan kepada pempolimeran penambahan dan pempolimeran kondensasi.

Pempolimeran penambahan berlaku apabila monomer yang mempunyai ikatan kovalen ganda dua karbon–karbon bertindak balas. Ikatan ganda dua terbuka dan monomer ditambah pada rantai molekul tanpa menghasilkan produk lain.

n C H_{2} = C H_{2} ⟶ [- C H_{2} - C H_{2} -]_{n}

Monomer → polimer	Ciri-ciri dan kegunaan
Etena → polietena	Tahan lasak dan kuat; beg plastik, botol plastik dan plastik pembungkus
Propena → polipropena	Tahan lasak; alat mainan dan tekstil
Kloroetena (vinil klorida) → polikloroetena (PVC)	Kuat dan keras; paip air dan penebat elektrik
Stirena → polistirena	Ringan dan penebat haba; penebat haba dan pembungkus makanan

Unit ulangan: polipropena, $- C H_{2} - CH (C H_{3}) -$ ; PVC, $- C H_{2} - CHCl -$ ; polistirena, $- C H_{2} - CH (C_{6} H_{5}) -$ . Kumpulan fenil ialah $- C_{6} H_{5}$ .

Pempolimeran kondensasi:

melibatkan sekurang-kurangnya dua jenis monomer yang berbeza;
menggunakan monomer yang masing-masing mempunyai dua kumpulan berfungsi; dan
menghasilkan polimer serta molekul kecil seperti air, $H_{2} O$ , atau hidrogen klorida, $HCl$ .

Polimer	Monomer dan hasil sampingan
Terilena, sejenis poliester	1,2-etanadiol + asid tereftalik → terilena + air
Nilon, sejenis poliamida	1,6-heksanadiamina + dekanadioil diklorida → nilon + hidrogen klorida

Terilena mempunyai rangkai ester, $- COO -$ ; nilon mempunyai rangkai amida, $- CONH -$ .

Penghasilan nilon

Tujuan: Menghasilkan nilon dan mengkaji sifat nilon yang terhasil.
Bahan: 1,6-diaminoheksana, dekanadioil diklorida, serbuk natrium hidroksida, air suling dan heksana.
Radas: Rod kaca, bikar, penyepit dan silinder penyukat.

Larutkan $2 c m^{3}$ dekanadioil diklorida dalam $50 c m^{3}$ heksana; labelkan sebagai Larutan A.
Larutkan $3 c m^{3}$ 1,6-diaminoheksana dan $1 g$ natrium hidroksida dalam $50 c m^{3}$ air suling; labelkan sebagai Larutan B.
Tuangkan Larutan B perlahan-lahan ke dalam Larutan A melalui rod kaca supaya kedua-dua larutan tidak bercampur.
Tarik lapisan pada permukaan antara dua larutan dengan penyepit dan lilitkannya pada rod kaca.
Putar rod kaca perlahan-lahan sehingga tiada lagi nilon terhasil.
Basuh nilon dengan air suling dan keringkan.

Langkah berjaga-jaga: Pakai sarung tangan getah, jalankan aktiviti di dalam kebuk wasap, serta kacau dan campurkan baki Larutan A dan B sepenuhnya sebelum dibuang.

Bebenang nilon ditarik dari permukaan antara larutan A dan B dalam bikar lalu dililit pada rod kaca. — Penghasilan Nilon

Kegunaan Polimer Sintetik

Polimer sintetik digunakan secara meluas kerana boleh bersifat ringan, kuat dan keras, lengai dan tidak reaktif, tahan haba tinggi serta menjadi penebat haba yang baik.

Polipropena: alatan perubatan dan makmal.
Polietena: beg plastik.
Nilon: benang bagi industri tekstil.
Polimer akrilik: salutan bumbung kalis air.

Polimer dan Alam Sekitar

Polimer tahan lasak mungkin mengambil masa sangat lama untuk terurai lalu menyebabkan pencemaran serius.
Pencemaran plastik boleh membunuh hidupan laut dan menyebabkan mikroplastik memasuki rantaian makanan.
Beg plastik tidak terbiodegradasi memenuhi tapak pelupusan sampah.
Pengguna boleh mengurangkan sisa di tapak pelupusan melalui kitar semula polimer sintetik.
Bahan tambah boleh menjadikan plastik terbiodegradasi, iaitu terurai oleh bakteria, atau terfotodegradasi, iaitu terurai oleh cahaya.
Penguraian lebih cepat mengurangkan lambakan plastik dan bahaya kepada hidupan liar.