BAKELITE: ISTRAKTURA, PAG-AARI, PAGKUHA AT APLIKASYON - CHEMISTRY - 2025

Ang Bakelite ay isang polymeric dagta ng phenol at formaldehyde, ang tumpak na kahulugan ng kemikal at isang hydroxide polioxibenciletilenglicol. Ang paglitaw at komersyalisasyon ng materyal na ito ay minarkahan ng madaling araw ng panahon ng plastik; sinakop ito at bahagi ng hindi mabilang na sambahayan, kosmetiko, elektrikal, at kahit na mga bagay ng militar.

Ang pangalan nito ay nagmula sa imbentor nito: ang chemist ng Amerika na ipinanganak sa Belgium, Leo Baekeland, na noong 1907 nakamit ang paggawa at pagpapabuti ng polimer na ito; pagkatapos na natagpuan ang Pangkalahatang Bakelite Company noong 1910. Sa una, habang binabago ang mga pisikal na variable na kasangkot, ang Bakelite ay binubuo ng isang spongy, malutong na solidong maliit na halaga.

Retro telepono na ginawa gamit ang Bakelite polimer. Pinagmulan: Mga pexels.

Matapos ang walong taon ng trabaho sa laboratoryo, pinamamahalaang niyang makakuha ng isang sapat na matatag at pinakamabilis na Bakelite, na may mataas na halaga dahil sa mga pag-aari nito. Kaya, pinalitan ng Bakelite ang iba pang mga materyal na plastik na likas na pinagmulan; ang unang pulos artipisyal na polimer ay ipinanganak.

Ngayon, gayunpaman, pinalitan ito ng iba pang mga plastik, at matatagpuan ito higit sa lahat sa mga accessories o bagay mula sa ika-20 siglo. Halimbawa, ang telepono sa larawan sa itaas ay gawa sa Bakelite, tulad ng maraming mga bagay ng isang katulad na itim na kulay sa ito, o amber o puti (na kahawig ng garing sa hitsura).

Istraktura ng Bakelite

Pagsasanay

Ang pagbuo ng isang three-dimensional na network-type na istraktura ng phenol-formaldehyde polimer, bakelite. Pinagmulan: MaChe.

Ang tinukoy na bakelite bilang isang polymeric dagta ng phenol at formaldehyde, kung gayon ang parehong mga molekula ay dapat sumunod sa kanilang istraktura, na covalently ay nagkakaisa sa ilang paraan; kung hindi, ang polimer na ito ay hindi kailanman maipakita ang mga katangian na katangian nito.

Ang Phenol ay binubuo ng isang pangkat na OH na naka-link nang direkta sa isang singsing na benzene; habang ang formaldehyde ay isang molekula ng O = CH ₂ o CH ₂ O (tuktok na imahe). Ang Phenol ay mayaman sa mga electron, dahil sa ang katunayan na ang OH, kahit na nakakaakit ng mga electron patungo sa sarili nito, ay nag-aambag din sa kanilang paglalahad ng aromatic ring.

Ang pagiging mayaman sa mga electron, maaari itong atakehin ng isang electrophile (species ng gutom na elektron); halimbawa, ang molekula ng CH ₂ O.

Depende sa kung ang medium ay acidic (H ⁺ ) o basic (OH ^- ), ang pag-atake ay maaaring electrophilic (formaldehyde atake phenol) o nucleophilic (phenol atake formaldehyde). Ngunit sa huli, pinalitan ng CH ₂ O ang isang H ng phenol upang maging isang pangkat na methylol, -CH ₂ OH; -CH ₂ OH ₂ ⁺ sa medium medium, o -CH ₂ O ^- sa pangunahing daluyan.

Sa pag-aakalang isang acidic medium, -CH ₂ OH ₂ ^{+ ay} nawawala ang isang molekula ng tubig sa parehong oras na nangyayari ang pag-atake ng electrophilic ng isang pangalawang phenolic singsing. Ang tulay ng methylene, -CH ₂ - ay pagkatapos ay nabuo (may kulay na asul sa imahe).

Ortho at para sa mga kapalit

Ang tulay ng methylene ay hindi nagbubuklod ng dalawang phenolic singsing sa mga di-makatwirang posisyon. Kung ang istraktura ay sinusunod, posible upang mapatunayan na ang mga bono ay nasa katabing at kabaligtaran na mga posisyon sa pangkat ng OH; ito ay mga posisyon ng ortho at para, ayon sa pagkakabanggit. Kung gayon, ang mga pagpapalit o pag-atake sa o mula sa singsing na phenolic ay nangyayari sa mga posisyon na ito.

Three-dimensionality ng network

Naaalala ang mga kemikal na hybridisasyon, ang carbon ng methylene tulay ay sp ³ ; samakatuwid, ito ay isang tetrahedron na naglalagay ng mga bono sa labas o sa ibaba ng parehong eroplano. Dahil dito, ang mga singsing ay hindi nagsisinungaling sa parehong eroplano, at ang kanilang mga mukha ay may iba't ibang mga orientation sa espasyo:

Segment ng three-dimensional na istraktura ng Bakelite. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Sa kabilang banda, kapag ang mga paghalili ay nagaganap lamang sa mga posisyon ng -orto, ang isang polymer chain ay nakuha. Ngunit, habang lumalaki ang polimer sa pamamagitan ng mga posisyon -para, isang uri ng mesh o three-dimensional network ng mga phenolic singsing ang itinatag.

Depende sa mga kondisyon ng proseso, ang network ay maaaring magpatibay ng isang "namamaga morpolohiya", hindi kanais-nais para sa mga katangian ng plastik. Ang mas compact na ito, mas mahusay na gaganap ito bilang isang materyal.

Ari-arian

Ang pagkuha ng bakelite bilang isang network ng mga phenolic singsing na sinamahan ng mga tulay ng methylene, ang dahilan para sa mga pag-aari nito ay maiintindihan. Ang pangunahing mga nabanggit sa ibaba:

-Ito ay isang thermosetting polymer; iyon ay, kapag pinatibay na ito ay hindi maaaring hubugin ng epekto ng init, kahit na maging mas caked.

-Ang average na molekular na masa ay kadalasang napakataas, na ginagawang mas mabigat ang mga piraso ng bakelite kumpara sa iba pang mga plastik na kaparehong sukat.

-Kapag rubbed at pagtaas ng temperatura, nagbibigay ito ng isang katangian na formaldehyde amoy (pagkilala sa organoleptic).

-Once magkaroon ng amag, at dahil ito ay isang thermoset plastic, pinapanatili ang hugis nito at tumutol sa kinakaing unti-unting epekto ng ilang mga solvent, pagtaas ng temperatura at mga gasgas.

-Ito ay isang kakila-kilabot na conductor ng init at kuryente.

-Nagdadala ng isang katangian na tunog kapag ang dalawang piraso ng Bakelite ay sinaktan, na tumutulong upang makilala ito nang husay.

-Newly synthesized, mayroon itong isang resinous consistency at brown ang kulay. Kapag ito ay nagpapatatag, nakakakuha ito ng iba't ibang mga kakulay ng kayumanggi, hanggang sa maging maitim. Depende sa kung ano ito ay puno ng (asbestos, kahoy, papel, atbp.) Maaari itong magpakita ng mga kulay na magkakaiba mula puti hanggang dilaw, kayumanggi o itim.

Pagkuha

Upang makakuha ng bakelite, ang isang reaktor ay kinakailangan muna kung saan ang fenol (puro o mula sa alkitran ng karbon) at isang puro na solusyon ng formaldehyde (37%) ay halo-halong, pinapanatili ang isang Phenol / Formaldehyde molar ratio na katumbas ng 1. Nagsisimula ang reaksyon ng polymerization sa pamamagitan ng paghalay (dahil ang tubig, isang maliit na molekula) ay pinakawalan.

Ang pinaghalong ay pagkatapos ay pinainit sa pagpapakilos at sa pagkakaroon ng isang acid (HCl, ZnCl ₂ , H ₃ PO ₄ , atbp.) O pangunahing (NH ₃ ) katalista . Ang isang brown resin ay nakuha kung saan mas maraming pormaldehayd ay idinagdag at pinainit ito sa paligid ng 150 ° C sa ilalim ng presyon.

Nang maglaon, ang dagta ay pinalamig at pinatibay sa isang lalagyan o amag, na sinamahan bilang karagdagan sa pagpuno ng materyal (na nabanggit na sa nakaraang seksyon), na papabor sa isang tiyak na uri ng texture at kanais-nais na mga kulay.

Aplikasyon

Mga plastik na kahoy na tabla. Pinagmulan: VarunRajendran sa Ingles Wikipedia

Ang Bakelite ay ang quintessential plastic ng unang kalahati at kalagitnaan ng ika-20 siglo. Mga telepono, mga kahon ng utos, mga piraso ng chess, mga hawakan ng pintuan ng sasakyan, mga domino, mga bilyar na bola; Ang anumang bagay na patuloy na sumailalim sa bahagyang epekto o paggalaw ay gawa sa Bakelite.

Dahil ito ay isang hindi magandang konduktor ng init at koryente, ginamit ito bilang isang insulating plastic sa mga kahon ng circuit, bilang isang sangkap sa mga de-koryenteng sistema ng mga radio, light bombilya, mga eroplano, at lahat ng uri ng mga kailangang-kailangan na aparato sa mga digmaang pandaigdig.

Ang matatag na pagkakapare-pareho nito ay sapat na kaakit-akit para sa disenyo ng mga inukit na kahon at alahas. Sa mga tuntunin ng dekorasyon, kapag ang bakelite ay halo-halong may kahoy, ang pangalawa ay binigyan ng isang texture ng plastik, na kung saan ang mga plangko o pinagsama-samang mga board ay ginawa upang masakop ang mga sahig (tuktok na imahe) at mga domestic space.

Mga Sanggunian

1. Unibersidad Federico II ng Naples, Italya. (sf). Ang resin ng Phenol-formaldehyde. Nabawi mula sa: whatischemistry.unina.it
2. Isa Mary. (Abril 5, 2018). Ang arkeolohiya at ang edad ng mga plastik na bakelite sa brody dump. Kale. Nabawi mula sa: campusarch.msu.edu
3. Mga Grupo sa College of Science Chemical Education. (2004). Ang Paghahanda ng Bakelite. Unibersidad ng Purdue. Nabawi mula sa: chemed.chem.purdue.edu
4. Bakelitegroup 62. (sf). Istraktura. Nabawi mula sa: bakelitegroup62.wordpress.com
5. Wikipedia. (2019). Bakelite. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
6. Boyd Andy. (Setyembre 8, 2016). Leo Baekeland at bakelite. Nabawi mula sa: uh.edu
7. NYU Tandon. (Disyembre 05, 2017). Ilaw, Kamera, Bakelite! Ang Opisina ng Mga Ahensya ng Mag-aaral ay Nagtataguyod ng isang Masaya at Kaalaman sa Pelikulang Gabi. Nabawi mula sa: engineering.nyu.edu