BAKELITT: STRUKTUR, EGENSKAPER, INNHENTING OG ANVENDELSER - KJEMI - 2026

The Bakelitt er en polymer harpiks av fenol og formaldehyd, den nøyaktige kjemiske definisjon og er et hydroksyd polioxibenciletilenglicol. Fremveksten og kommersialiseringen av dette materialet markerte begynnelsen av plastikken. den okkuperte og var en del av utallige husholdnings-, kosmetiske, elektriske og til og med militære gjenstander.

Navnet kom fra oppfinneren: den amerikanske kjemikeren født i Belgia, Leo Baekeland, som i 1907 oppnådde produksjonen og forbedringen av denne polymeren; deretter grunnleggelse av General Bakelite Company i 1910. Først, mens han modifiserte de fysiske variablene, besto Bakelite av et svampaktig, sprøtt faststoff med liten verdi.

Retro telefon laget med Bakelite-polymer. Kilde: Pexels.

Etter åtte års arbeid i laboratoriet klarte han å skaffe en tilstrekkelig solid og termostabil Bakelitt, med en høy verdi på grunn av dens egenskaper. Dermed erstattet Bakelite andre plastmaterialer av naturlig opprinnelse; den første rent kunstige polymeren ble født.

I dag er den imidlertid erstattet av annen plast, og den finnes hovedsakelig i tilbehør eller gjenstander fra 1900-tallet. For eksempel er telefonen på bildet over laget av Bakelite, i likhet med mange gjenstander med lignende svart farge som denne, eller rav eller hvit (ligner elfenben i utseende).

Bakelittstruktur

Opplæring

Dannelse av en tredimensjonal nettverkstruktur av fenol-formaldehydpolymer, bakelitt. Kilde: MaChe.

Definert bakelitt som en polymerharpiks av fenol og formaldehyd, da må begge molekyler tilpasse deres struktur, kovalent forenet på noen måte; Ellers ville denne polymeren aldri hatt sine karakteristiske egenskaper.

Fenol består av en OH-gruppe knyttet direkte til en benzenring; mens formaldehyd er et molekyl av O = CH ₂ eller CH ₂ O (øverste bilde). Fenol er rik på elektron, på grunn av det faktum at OH, selv om det tiltrekker seg elektroner mot seg selv, også bidrar til deres delokalisering av den aromatiske ringen.

Når den er rik på elektron, kan den angripes av en elektrofil (elektronhungrige art); som for eksempel, CH _2- O -molekyl .

Avhengig av om mediet er surt (H ⁺ ) eller basisk (OH ^- ), kan angrepet være elektrofilt (formaldehyd angriper fenol) eller nukleofilt (fenolangrep formaldehyd). Men til slutt, CH ₂ erstatter O et H av fenolen for å bli en metylolgruppe, -CH ₂ OH; -CH ₂ OH ₂ ⁺ i surt medium, eller -CH ₂ O ^- i basisk medium.

Forutsatt et surt medium, -CH ₂ OH ₂ ⁺ mister et vannmolekyl samtidig som den elektrofile angrep av en annen fenolisk ring inntrer. Deretter dannes en metylenbro, -CH ₂ - (farget blått på bildet).

Ortho og para substitusjoner

Metylenbroen binder ikke to fenolringer i vilkårlige stillinger. Hvis strukturen overholdes, vil det være mulig å verifisere at bindingene er i tilstøtende og motsatte posisjoner til OH-gruppen; dette er henholdsvis orto- og paraposisjoner. Deretter oppstår substitusjoner eller angrep til eller fra fenolringen på disse stillingene.

Tredimensjonalitet i nettverket

Husk de kjemiske hybridiseringene, er karbonet i metylenbroene sp ³ ; derfor er det en tetrahedron som plasserer sine bindinger utenfor eller under det samme planet. Følgelig ligger ikke ringene i samme plan, og ansiktene deres har forskjellige orienteringer i rommet:

Segment av den tredimensjonale strukturen til Bakelite. Kilde: Wikimedia Commons.

På den annen side oppnås en polymerkjede når substitusjonene bare skjer i -posisjoner. Men når polymeren vokser gjennom -paraposisjonene, etableres et slags netting eller tredimensjonalt nettverk av fenolringer.

Avhengig av prosessforholdene, kan nettverket ta i bruk en "hoven morfologi", uønsket for plastens egenskaper. Jo mer kompakt den er, jo bedre vil den utføre seg som materiale.

Egenskaper

Når bakeliten tas som et nettverk av fenolringer som er forbundet med metylenbroer, kan årsaken til dens egenskaper forstås. De viktigste er nevnt nedenfor:

-Det er en herdepolymer; det vil si at når den først er stivnet, kan den ikke støpes av effekten av varme, og til og med bli enda mer kaken.

-Dens gjennomsnittlige molekylmasse er vanligvis veldig høy, noe som gjør bakelittstykker betydelig tyngre sammenlignet med annen plast av samme størrelse.

-Når gnidd og temperaturen øker, avgir det en karakteristisk formaldehydlukt (organoleptisk gjenkjennelse).

-Når støpt, og som en termohærdende plast, beholder den formen og motstår den korrosive effekten av visse løsningsmidler, øker temperaturen og riper.

-Det er en forferdelig leder av varme og strøm.

-Sender en karakteristisk lyd når to deler av Bakelite blir truffet, noe som er med på å identifisere den kvalitativt.

-Ny syntetisert, den har en harpiks konsistens og er brun i fargen. Når den stivner, skaffer den seg forskjellige nyanser av brun, til den blir svart. Avhengig av hva den er fylt med (asbest, tre, papir, etc.) kan den presentere farger som varierer fra hvitt til gult, brunt eller svart.

Å skaffe

For å oppnå bakelitt, er det først nødvendig med en reaktor der fenol (ren eller fra kulltjære) og en konsentrert løsning av formaldehyd (37%) blandes, idet man opprettholder et molforhold Phenol / Formaldehyd lik 1. Reaksjonen begynner av polymerisasjon via kondensasjon (fordi vann, et lite molekyl) frigjøres.

Blandingen ble deretter oppvarmet under omrøring og i nærvær av en syre (HCl, ZnCl ₂ , H ₃ PO ₄ , etc.) eller basisk (NH ₃ ) katalysator . Det oppnås en brun harpiks som det tilsettes mer formaldehyd og oppvarmes til ca. 150 ° C under trykk.

Senere blir harpiksen avkjølt og størknet i en beholder eller form, ledsaget i tillegg til fyllmaterialet (allerede nevnt i forrige seksjon), noe som vil favorisere en viss type tekstur og ønskelige farger.

applikasjoner

Planker av plast. Kilde: VarunRajendran på engelsk Wikipedia

Bakelite er den viktigste plastikken fra første halvdel og midten av 1900-tallet. Telefoner, kommandokasser, sjakkbrikker, dørhåndtak til kjøretøy, domino, biljardkuler; Enhver gjenstand som konstant blir utsatt for svak påvirkning eller bevegelse, er laget av Bakelite.

Fordi det er en dårlig leder av varme og elektrisitet, ble den brukt som isolerende plast i kretsbokser, som en komponent i de elektriske systemene til radioer, lyspærer, fly og alle slags uunnværlige apparater under verdenskrigene.

Den solide konsistensen var attraktiv nok for utformingen av utskårne esker og smykker. Når det gjelder ornamentikk, når bakelitten er blandet med treverket, får den andre en plastisk tekstur, som det er laget planker eller komposittplater for å dekke gulv (toppbilde) og hjemlige rom.

referanser

1. Universitetet Federico II i Napoli, Italia. (SF). Fenol-formaldehydharpikser. Gjenopprettet fra: whatischemistry.unina.it
2. Isa Mary. (5. april 2018). Arkeologi og alder av plast bakelitt i brody dump. Kål. Gjenopprettet fra: campusarch.msu.edu
3. Group of Science Chemical Education Division Groups. (2004). Utarbeidelsen av Bakelite. Purdue University. Gjenopprettet fra: chemed.chem.purdue.edu
4. Bakelitegroup 62. (sf). Struktur. Gjenopprettet fra: bakelitegroup62.wordpress.com
5. Wikipedia. (2019). Bakelitt. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
6. Boyd Andy. (8. september 2016). Leo Baekeland og bakelitt. Gjenopprettet fra: uh.edu
7. NYU Tandon. (05. desember 2017). Lys, kamera, bakelitt! Studenterkontoret er vertskap for en morsom og informativ filmkveld. Gjenopprettet fra: engineering.nyu.edu