Noţiuni de vitamine şi fermenţi (enzime) 61
D upă studierea acestui subcapitol, veţi fi capabili:
• să definiţi noţiunile de vitamine, fermenţi, avitaminoză, hipervitaminozâ;
• să caracterizaţi vitam inele (după grupe, solubilitate) şi ferm enţii (după natura proteică);
• să explicaţi sursele de vitam ine şi de ferm enţi (enzime);
• să estimaţi im portanţa vitală a vitam inelor şi a fermenţilor, să evaluaţi calitatea produselor alim entare.
2.4.1. Vitam inele
Importanţa vitală. Din cele studiate anterior (clasa a IX-a), am
înţeles că vitaminele sunt compuşi cu masa moleculară mică, având
compoziţii şi structuri diferite. Organismul omului nu poate exista
fără vitamine (în latină, vita - „viaţa'). Vitaminele au funcţii de bioregulatori (reglează reacţiile biochimice).
Despre necesitatea unor compuşi în tratarea anumitor boli se
amintea încă în secolul al XVI-lea. Astfel, se ştia că marinarii de pe
corăbii sunt atacaţi de scorbut deoarece nu folosesc fructe şi legume
proaspete, copiii se îmbolnăvesc de rahitism dacă nu consumă untură
(ulei) de peşte ş.a. Către începutul secolului al XX-lea, în baza observărilor acumulate şi a cercetărilor efectuate, s-a ajuns la concluzia că,
pentru o dezvoltare normală, organismul nostru are nevoie nu doar
de grăsimi, hidraţi de carbon, proteine, minerale, apă, ci şi de unele
substanţe ce se conţin în alimente, acestea fiind numite vitamine.
Necesarul de vitamine al organismului este extrem de mic, dar
importanţa lor este colosală. Dacă organismul se alimentează normal,
el este asigurat pe deplin cu doza necesară de vitamine. În cazul insuficienţei de vitamine (avitaminoză), organismul poate fi atacat de diverse
boli de piele sau de sânge, de afecţiuni hepatice, ale sistemului nervos
etc. În asemenea situaţii, precum şi în cazul persoanelor care depun
efort fizic şi mental susţinut, sunt recomandate produse proaspete ce
conţin anumite vitamine, precum şi preparate medicinale. Este important să respectăm indicaţiile medicului privind dozarea şi modul de administrare a vitaminelor şi să nu exagerăm, deoarece excesul de vitamine (hipervitaminoză), în special al vitaminelor A şi D, este dăunător.
În prezent sunt descrise peste 30 de vitamine; este studiată structura lor, funcţiile pe care le îndeplinesc în organism. Dintre acestea,
13 tipuri de vitamine sunt mai bine cunoscute şi, respectiv, utilizate,
fiind produse şi sub formă de substanţe medicamentoase. În organism pot fi sintetizate, sub acţiunea unor bacterii, doar cinci vitamine importante (B1, B2, B9, B12, K).
Vitaminele se împart în hidrosolubile (se dizolvă în apă) şi liposolubile (se dizolvă în ulei).
Vitaminele B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, B12, C, H sunt hidrosolubile,
iar vitaminele A, D, E, K sunt liposolubile.
Noţiuni-clieie
• Vitamine
• Avitaminoză
• Hipervitaminoză
• Hidrosolubilitate
• Liposolubilitate
n Ştiaţi că...
i Savanţii nu au reuşit nici până
i în prezent să explice din ce
1 cauză organismul omului şi al
i animalelor (spre deosebire de
plante şi de microorganisme)
1 are nevoie de vitamine. Se
presupune că, în urma unor
[ mutaţii de-a lungul mileniilor,
s-au pierdut anumite etape
din biosinteza cofermenţilor
1 în organism. Şi norocul cel mai
mare este că omul şi animalele
pot să-şi compenseze pierde1 rea (din sinteza endogenică) cu
ajutorul produselor naturale
din raţia zilnică.
Fig. 2.11. Preparate medicinale
ce conţin vitamine
compuşi organici de importanţă vitală şi industrială
62 emarcă
Vitaminele A, D, E, K pot fi consumate doar împreună cu ulei
sau cu grăsime, deoarece sunt
liposolubile.
Structura moleculară a vitaminei A
Structura moleculară a vitaminei B6
Structura moleculară a vitaminei C
Vitamina A (retinolul) contribuie la creştere, la tratarea bolilor de
piele, de ochi, a celor gastro-intestinale, la formarea oaselor şi a dinţilor. Vitamina A este un antioxidant şi astfel protejează celulele împotriva cancerului şi a altor boli. Ea se găseşte în peşte, în gălbenuş de
ou, în ficat. Fructele şi legumele, mai ales morcovii, conţin fi-caroten
sau provitamina A.
Vitamina B1 (tiamina). Lipsa acestei vitamine duce la dereglări
ale sistemului nervos, la boli cardiovasculare, la atrofierea muşchilor.
Tiamina are o influenţă pozitivă asupra capacităţii de memorizare.
Se găseşte în cereale, usturoi, ceapă, carne, lapte, peşte, ouă.
Vitamina B2 (riboflavina) este necesară celulelor respiratorii, stimulează creşterea, ajută la formarea globulelor roşii sangvine. Riboflavina previne şi cataracta, elimină oboseala ochilor. Se găseşte în
lapte, ouă, crustacee, ficat, roşii ş.a.
Vitamina B5 ajută la procesarea vitaminelor, la transformarea în
energie a grăsimilor, hidraţilor de carbon şi proteinelor. E prezentă în
carne, ouă, legume, ficat, ciuperci, peşte, grâu ş.a.
Vitamina B6 (piridoxina) este implicată în mai multe funcţii ale
organismului, contribuind în special la ameliorarea sănătăţii mentale
şi fizice, la imunizarea împotriva cancerului şi aterosclerozei. Se găseşte în toate produsele animale şi vegetale.
Vitamina C (acidul ascorbic) este un antioxidant necesar pentru
cca 300 de funcţii metabolice din organism, fiind cea mai solicitată
vitamină. Contribuie la sporirea imunităţii, la tratarea aterosclerozei,
este utilizată în chimioterapie, la răceli, pentru protejarea sângelui de
coagulări anormale. Fructele şi legumele, mai ales citricele, conţin
din abundenţă vitamina C.
Vitamina D (calciferolul) este responsabilă de mineralizarea oaselor (inclusiv cu calciu). Insuficienţa acestei vitamine duce la rahitism, la înmuierea oaselor. Se găseşte în lapte, unt, peşte gras, gălbenuş de ou, uleiuri. În organism se formează sub acţiunea luminii,
care converteşte dehidrocolesterolul din piele în provitamina D. De
aceea bronzarea moderată a pielii este benefică pentru organism.
Vitamina E (tocoferol) stimulează circulaţia sângelui, regenerarea ţesuturilor, previne cataracta, anemia, întăreşte muşchii. Se găseşte în gălbenuş de ou, lapte, ficat, legume, uleiuri vegetale.
o
■l—'
Q_
ro
U
Noţiuni-clieie
• Fermenţi
• Enzime
• Amilază
• Protează
• Lipază
• Metabolism
2.4.2. Enzimele (fermenţii)
Caracterizarea generală. Fermenţii reprezintă o clasă importantă de substanţe proteice (vezi şi fig 2.7), cu rol de catalizatori pentru
sutele şi miile de reacţii biochimice. Mai sunt numiţi şi enzime (în
greacă, en + zyme - „în drojdie“).
Omenirea cunoştea şi folosea procesele fermentative încă din
vremuri străvechi, de exemplu, la producerea vinului, oţetului, brânzei, la coacerea pâinii etc. Dar cercetările ştiinţifice în vederea consolidării bazelor enzimologiei au început abia în secolul al XlX-lea,
odată cu descifrarea structurii unor enzime, cu studierea naturii şi a
funcţiilor acestora. În prezent, sunt caracterizate câteva mii de fermenţi, dintre care peste o
mie sunt obţinuţi în stare pură.
Întrucât au funcţie de catalizatori, fermenţii participă la reacţii, dar nu se consumă. Să ne
amintim că, pe parcursul studierii chimiei organice, la descrierea reacţiilor chimice erau menţionate şi condiţiile decurgerii lor, inclusiv prezenţa catalizatorilor. De exemplu, hidrogenarea este
catalizată de Ni, Pt sau Pd, esterificarea - de acizi anorganici etc. La caracterizarea transformărilor chimice ale grăsimilor, hidraţilor de carbon şi ale proteinelor ce pătrund în organism împreună cu hrana, se menţiona că hidroliza lor şi procesele ulterioare de „ardere“ sau de recombinare,
cu formarea componenţilor proprii organismului dat, constituie procese enzimatice.
Enzimele, în calitatea lor de catalizatori, pot mări viteza reacţiilor de milioane şi de
miliarde de ori, comparativ cu aceleaşi reacţii efectuate în laborator. Mai mult, în cadrul
reacţiilor catalizate de enzime nu se formează produşi secundari.
Importanţa enzimelor. Comparativ cu reacţiile efectuate în laborator, procesele industriale
necesită cantităţi mari de produse şi, evident, un timp redus de transformare. Reacţiile care stau
la baza producerii berii, a brânzeturilor şi altor lactate, a vinului, oţetului, produselor de panificaţie etc. - toate decurg doar în prezenţa unor mici cantităţi de anumiţi fermenţi (drojdie).
Funcţiile. Enzimele intervin aproape în toate transformările din organism. Fiecare enzimă are o funcţie specifică. După funcţiile lor, enzimele se divizează în digestive şi metabolice.
Enzimele digestive contribuie la prelucrarea alimentelor, fiind responsabile de hidroliza
componentelor alimentare: hidraţii de carbon, proteinele, grăsimile (lipidele). Ele se împart
în trei tipuri: amilază, protează şi lipază (fig. 2.12).
Amilaza contribuie la asimilarea hidraţilor de carbon. Ea se găseşte în salivă, în sucul
pancreatic şi în secreţiile gastrice. Din enzimele amilazei fac parte lactaza (descompune zahărul din lapte), maltaza (hidrolizează zahărul din malţ), sucraza (descompune zaharoza)
ş.a. Aceste enzime acţionează imediat ce începeţi să mestecaţi mâncarea. De aceea alimentele trebuie mestecate bine.
Fig. 2.12. Clasificarea enzimelor digestive
63
Proteaza se găseşte în secreţiile gastrice, în sucurile pancreatic şi intestinal. Ea ajută la asimilarea
proteinelor.
Lipaza se află în sucurile stomacale, în secreţia pancreatică şi în grăsimea din alimente. Ea contribuie la asimilarea grăsimilor.
Să nu uităm că în stomac mai există şi acid clorhidric. Acesta nu este o enzimă, dar creează un anumit mediu (pH) şi, de asemenea, interacţionează cu enzimele digestive pentru a le intensifica acţiunea.
Enzimele metabolice catalizează reacţiile chimice din celule. Spre deosebire de enzimele digestive,
care descompun componentele alimentelor, cele metabolice sunt „managerii“ care construiesc şi astfel asigură organismul cu proteine, cu hidraţi de carbon şi grăsimi proprii. Funcţia unor enzime este
şi de a crea sute de enzime metabolice necesare organismului în locul şi la timpul corespunzător.
Rolul pH-ului. Fiecare transformare biochimică catalizată de enzime decurge într-un anumit
mediu (a cărui calitate se exprimă în valoarea pH-ului). Abaterea de la normă duce la dereglări seriCompuşi organici de importanţă vitală şi industrială
64 n Ştiaţi că...|
Cercetările au demonstrat că
enzimele sunt foarte sensibile
la căldură - la temperatura de
45-500C ele se distrug. De ce?
Are loc denaturarea lor. Astfel,
pentru a profita din plin de enzime, trebuie să mâncăm fructe
şi legume crude.
Fig. 2.13. Enzime digestive
oase. Astfel, valoarea normală a pH-ului în sânge constituie 7,35-7,45,
iar în citoplasmă - 4,5-5,5.
Valoarea pH-ului în tractul digestiv este diferită: în stomac mediul
este acid (pH=2), iar în intestine mediul este bazic (pH>8). Diapazonul
atât de mare al pH-ului asigură toate tipurile de transformări ce ţin de
asimilarea alimentelor.
Enzimele din alimente. Procesul de autocreare a enzimelor din
organism nu este exclusiv. Rezerva de enzime existentă în corp este
suplimentată şi cu enzimele din alimente.
Enzimele se găsesc în alimentele vegetale şi animale. În special
sunt bogate în enzime avocado, ananasul, bananele, varza, grâul ş.a.
Uneori, pentru a acoperi necesarul organismului de anumite enzime, sunt recomandate preparatele medicamentoase ce le conţin (de
exemplu, tripsina, lipaza, amilaza ş.a.) Enzimele nu se fabrică pe cale
sintetică. Prin urmare, medicamentele conţin enzime extrase din
surse animale şi vegetale.
De menţionat aici că acţiunea enzimelor va fi benefică pentru organismul nostru doar în cazul când se respectă norma; supradozajul acestora este la fel de dăunător ca şi insuficienţa lor.
EVALUARE
1. Explicaţi noţiunile de: a) vitamine; b) fermenţi (enzime).
2. Descrieţi primele descoperiri care au argumentat importanţa: a) vitaminelor; b) fermenţilor.
3. Caracterizaţi compoziţia (în elemente) şi funcţiile: a) vitaminelor; b) fermenţilor (enzimelor).
4. Caracterizaţi tipurile de vitamine şi de enzime. Daţi exemple.
5. Explicaţi rolul industrial al fermenţilor.
6. Descrieţi vitaminele: a) A, B1f B2; b) B5, B6, C, D, E. Arătaţi rolul lor în organism şi indicaţi sursele
alimentare.
7. Examinaţi marcajul de pe medicamentele din farmacia familiei. Ce vitamine (a) sau enzime (b)
conţin acestea?
o
■I—'
Q_
ro
U
2.5. Compuşii macromoleculari sintetici
D upă studierea acestui subcapitol, veţi fi capabili:
• să explicaţi noţiunile de monomer, polimer, reacţii de polimerizare,
*policondensare, fragment structural, grad de polimerizare;
• să exem plificaţi clasificarea com puşilor m acrom oleculari, structura lor;
• să explicaţi m etodele de obţinere a m aselor plastice şi a cauciucurilor, să definiţi
proprietăţile lor, să descrieţi procesul de vulcanizare;
• să estim aţi caracterul ecologic şi eco n o m ic al utilizării m aselor plastice;
• să com paraţi fibrele naturale, sintetice, artificiale după com poziţie şi proprietăţi;
• să recunoaşteţi m aterialele produse din com puşii m acrom oleculari.
s * ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ jf ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ jt- ^ ^ ^ ^
Polimerii care au moleculele formate dintr-un număr mare de fragmente, unite prin
legături chimice, se numesc compuşi macromoleculari.
ş -
iu i Noţiuni- clieie După provenienţa lor, compuşii macromoleculari se împart în:
naturali, artificiali şi sintetici. Cauciucul natural, amidonul, celuloza
sunt polimeri naturali. Compuşii macromoleculari naturali din organismele vii se numesc biopolimeri (daţi exemple).
Polimerii obţinuţi cu ajutorul reacţiilor chimice sunt polimeri
sintetici. Unii dintre aceştia (polietena, cauciucurile sintetice, capronul) au fost descrişi la studierea proprietăţilor chimice ale compuşilor
nesaturaţi (alchenele, dienele) sau ale celor cu funcţii active, capabili
să participe la reacţii de policondensare (acidul aminocapronic, fenolul cu aldehida formică).
Cum vom nominaliza viscoza şi acetilceluloza (studiate anterior)?
Polimerii naturali (de exemplu, celuloza), supuşi anumitor modificări chimice pentru a
le ameliora calitatea, poartă denumirea de polimeri artificiali.
Compuşii macromoleculari pot fi sintetizaţi cu ajutorul reacţiilor de polimerizare sau
de policondensare (studiate anterior).
2.5.1. Caracterizarea generală a polimerilor
• Polimeri naturali, sintetici
• Biopolimeri
• Polimerizare
• Policondensare
• Fragment structural
• Grad de polimerizare
• Polimeri liniari, ramificaţi,
reticulati
Combinarea consecutivă a mai multor molecule de aceeaşi substanţă nesaturată (numită
monomer), în baza scindării legăturilor chimice mai slabe *(legăturile n) cu formarea unui
compus macromolecular (numit polimer), este reacţie de polimerizare.
65
De exemplu:
n CH2 = CH2— ► (—CH2—CH2—)n
monomer polimer
etenă polietenă
(tehn. - polietilenă)
Combinarea consecutivă a moleculelor de substanţă, în procesul căreia se formează un compus macromolecular şi unul inferior (H2O, NH3), se numeşte policondensare.
De exemplu:
t
NH2—(CH2)5—CO-OH + H -N H —(CH2)5-C O
acid £-aminocapronic
OH + H NH-(CH2)5 -C O -O H +
- (n -1 )H20 NH2 -(C H 2)5-C O
fragment structural
NH-(CH2)5-C O -N H -(C H 2)5-C O -
capron (poliamidă)
Fragmentul sau grupa de atomi ce se repetă de mai multe ori în
macromoleculă se numeşte fragment structural.
Din ecuaţiile de mai sus se vede că, după compoziţia sa, fragmentul structural din cadrul polimerizării este identic cu monomerul, iar cel din cadrul policondensării se deosebeşte de monomerul
T
arcini imediate
La ce tip de reacţii poate fi
raportată sinteza cauciucului
izoprenic?
Compuşi organici de importanţă vitală şi industrială
sau monomerii iniţiali. În aceste ecuaţii n este gradul de polimerizare. Valoarea lui n din partea stângă constituie numărul moleculelor
de monomer ce se combină, iar a celui din partea dreaptă - numărul de fragmente structurale.
Gradul de polimerizare n diferă de la moleculă la moleculă în
cadrul aceluiaşi polimer, de aceea se indică valoarea medie a lui sau a
masei moleculare. De exemplu, masa moleculară medie relativă a polietenei este de 28 000, dar în realitate ea conţine macromolecule cu
valori ale lui Mr în limitele 10 000-46 000. Respectiv, gradul mediu
de polimerizare este egal cu 1 000.
Clasificarea structurală a polimerilor. După structura şi modul de aranjare a macromoleculelor, deosebim trei tipuri de polimeri: a) liniari; b) ramificaţi; c) reticulaţi (fig. 2.14).
Macromoleculele de polietenă, polipropenă, celuloză, capron
sunt, practic, liniare, iar cele de amidon şi glicogen - ramificate.
La vulcanizarea cauciucurilor, se formează o reţea (carcasă) în
baza creării legăturilor chimice de sulf în locul scindării unor legături n din macromolecule sau prin substituirea unor atomi de hidrogen din grupele -C H 2-.
Astfel se formează polimeri reticulaţi (cu formă de reţea):
... - ch2- ch=ch- ch 2- ch- ch=ch- ch2- ch2- ch=ch- ch2- ...
S - S
I
... -C H 2 - C H = C H -C H - C H 2 - C H = C H -C H 2 - C H 2 - C H = C H -C H 2 - ...
cauciuc butadienic vulcanizat
Să ne amintim că până la inventarea şi aplicarea procesului de vulcanizare, cauciucul
natural era necalitativ: la căldură se înmuia, iar la rece devenea casant. „Legarea“ macromoleculelor în anumite sectoare le conferă elasticitate, stabilitate termică şi mecanică.
*La policondensarea fenolului cu aldehidă formică în prezenţa alcaliilor se formează
polimeri fenolformaldehidici liniari (novolacuri), iar la temperaturi mai înalte, în exces de
aldehidă - polimeri tridimensionali (bachelite).
După conţinutul lor în elemente, polimerii se împart în: hidrocarbonici (de exemplu,
polietena), halogenaţi (policloroetena), oxigenaţi (celuloza), azotaţi (capronul).
*Proprietăţile polimerilor. După caracteristicile lor, compuşii macromoleculari se deosebesc considerabil de compuşii inferiori. Fiind un amestec de macromolecule cu diferite
mase moleculare, ei nu au valori fixe ale temperaturilor de topire, de fierbere sau ale altor
caracteristici. Dacă încălzim un polimer liniar (polietenă), observăm că acesta mai întâi se
înmoaie, apoi se transformă, treptat, într-un lichid vâscos, care se descompune odată cu
creşterea temperaturii de încălzire.
Majoritatea polimerilor liniari se dizolvă cu greu în unii dizolvanţi organici, formând
o. soluţii vâscoase. Polimerii reticulaţi nu se topesc şi nu se dizolvă. Ei se descompun la temperaturi înalte. Pentru ca substanţa să se topească sau să se dizolve, trebuie învinse forţele de
atracţie dintre molecule. Aceste forţe sunt cu mult mai mari în cazul polimerilor liniari
decât în cel al compuşilor inferiori, de aceea polimerii respectivi se topesc şi se dizolvă mai
Fig. 2.14. Formele geometrice ale
macromoleculelor de polimer:
a) liniare; b) ramificate; c) reticulate
greu. În cazul polimerilor reticulaţi, unde macromoleculele sunt legate chimic, este, practic,
imposibilă dizolvarea sau topirea fără a evita descompunerea.
Totalitatea forţelor intermoleculare le conferă polimerilor o înaltă rezistenţă mecanică.
Aceasta, împreună cu alte proprietăţi importante, cum sunt stabilitatea chimică pronunţată,
densitatea mică, le asigură polimerilor o arie largă de utilizare în industrie, în agricultură şi
în gospodăria casnică.
EVALUARE
1. Cum pot fi clasificaţi polimerii după sursa de obţinere?
2. Definiţi reacţiile de: a) polimerizare; *b) policondensare. Daţi câte un exemplu pentru fiecare
tip de reacţie.
3. Selectaţi substanţele capabile de polimerizare: a) etenă; b) metanol; c) acid acetic; d) benzen;
e) clorobenzen; f) cloroetenă; g) but-1,3-dienă.
*4. Aldehida formică este un gaz. Pentru a o face mai practicabilă, ea este polimerizată (pe contul legăturii n din C=O) şi transformată într-o substanţă solidă (poliformaldehidă), stabilă la
păstrare. Prin încălzire lentă, ea se depolimerizează până la aldehida iniţială. Scrieţi ecuaţiile
acestor două transformări.
5. Definiţi noţiunile de: a) monomer; b) polimer; c) grad de polimerizare. Indicaţi-le pe exemplul
ecuaţiei de polimerizare a propenei.
6. Se dau polimerii: a) polietenă; b) polipropenă; *c) policloroetenă; d) cauciuc natural; e) cauciuc
butadienic vulcanizat; f) amidon; g) celuloză; *k) capron; *i) triacetilceluloză. Clasificaţi aceşti
polimeri în trei coloniţe după structura lor: A (liniari); B (ramificaţi); C (reticulaţi).
7. Caracterizaţi polimerii din coloniţele A şi C (exerciţiul6) după comportamentul lor la încălzire.
8. Scrieţi formulele de structură ale polimerilor din exerciţiul 6. Clasificaţi-i după conţinutul calitativ al catenei lor polimerice: a) conţin doar atomi de carbon şi hidrogen; b) conţin atomi de
carbon, hidrogen şi oxigen; c) conţin atomi de carbon, hidrogen, oxigen şi azot.
67
2.5.2. Materialele polimerice
Polimerii sintetici se utilizează la producerea industrială a maselor plastice, a fibrelor sintetice, a cauciucurilor.
Masele plastice
Materialele polimerice capabile să treacă, prin încălzire, în stare
plastică, să adopte şi, la răcire, să păstreze forma necesară se numesc
mase plastice.
După componenţa lor, masele plastice se împart în: simple şi compuse. Masele plastice simple sunt alcătuite dintr-un anumit polimer
cu mici adaosuri de stabilizator şi colorant. Cele compuse constituie
un amestec de umplutură, de plastifiant, colorant şi de alte ingrediente, în care se adaugă polimerul în stare topită, ca material de legare (liant). De exemplu, pentru răşinile fenolformaldehidice, sunt
utilizate ca umplutură făina sau rumeguşul de lemn, fibrele de sti-
^ Noţiuni- clieie
• Mase plastice termoplastice şi termoreactive
• Fibre sintetice, artificiale
şi naturale
zzCauciucuri sintetice
zzCauciuc natural
zzCauciuc vulcanizat
Compuşi organici de importanţă vitală şi industrială
68
Din mase plastice se fabrică
detalii care înlocuiesc diferite
părţi ale organelor (implanturi). De exemplu, din polimerii
care au la bază acizi acrilici se
produc oase, trahei, articulaţii,
din politetrafluoroetenă şi polipropenă - vase sangvine, din
polietenă - accesorii pentru
inimă, intestine, oase, încheieturi ale degetelor etc.
3
o
-t—'
Q _
ro
U
n Ştiaţi că...
i Teflonul a salvat Statuia Liber
! tăţii!
1 Construită în anul 1883 din
plăci de cupru, prinse de bare
J din fier cu 300 000 de nituri,
1 cântărind 280 de tone şi având
i înălţimea de circa 50 m, Statuia Libertăţii se înalţă la perifei ria oraşului New York, SUA. Cu
! timpul, din cauza aerului şi a
1 apei, a început un proces vertii ginos de corodare a statuii.
[ SUA au lansat un apel către toţi
savanţii din lume, anunţând că
i „Libertatea pierde electroni"
1 (adică statuia este corodată).
Cea mai eficientă metodă de
salvare s-a dovedit a fi acope1 rirea tuturor pieselor cu teflon.
clă, ţesăturile şi deşeurile textile, hârtia. Acestea măresc duritatea,
stabilitatea şi rezistenţa mecanică a materialelor polimerice, sporesc
rentabilitatea producerii lor.
După comportamentul lor la încălzire, masele plastice se împart
în termoplastice şi termoreactive. Cele termoplastice se înmoaie la încălzire şi pot lua orice formă, pe care o păstrează ulterior la răcire.
Forma lor poate fi schimbată din nou prin repetarea procedurii de
încălzire şi de răcire. Această proprietate este caracteristică doar maselor plastice obţinute în baza polimerilor liniari.
Masele plastice termoreactive sunt produse din unii polimeri, care
se înmoaie la prima încălzire, capătă forma necesară, apoi pierd plasticitatea şi solubilitatea, datorită legăturilor chimice care se creează
între macromolecule, formându-se polimeri reticulaţi. De exemplu,
cauciucul vulcanizat, bachelitele sunt mase plastice termoreactive.
Din masele plastice obţinute în bază de polietenă, polipropenă,
policloroetenă se produc materiale electroizolante, pelicule protectoare, ţesături hidro- şi gazoimpermeabile, conducte (fig. 2.15), obiecte
de uz casnic (pungi, veselă, canistre ş.a.).
Fig. 2.15. Schema fabricării conductelor din mase termoplastice
Masa plastică obţinută în bază de polistiren este termoplastică,
se înmoaie la 80oC, apoi se topeşte. Polistirenul este stabil faţă de
acizi şi alcalii, se dizolvă în benzen şi în dicloroetan. Datorită acestor
însuşiri, confecţiile din polistiren pot fi încleiate sau modelate. La
barbotarea aerului prin topitura de polistiren, se formează un material penoplastic (poros), care este folosit în calitate de termo- şi fonoizolant (izolator de sunet).
O mare importanţă au masele plastice pe bază de polimetilmetacrilat (sticlă organică sau plexiglas) şi politetrafluoroetenă (-CF2-CF2-)n,
denumită şi teflon. Acesta se topeşte la temperatura de peste 300oC,
este insolubil în dizolvanţi şi are o stabilitate deosebită faţă de orice
agenţi chimici. Din polimetilmetacrilat se produce sticlă ce permite
trecerea razelor ultraviolete (cca 70%), se fabrică proteze în medicină,
se confecţionează detalii pentru aparatele cu laser, se produc lacuri.
Din politetrafluoroetenă se produc pompe, fibre, conducte rezistente
la temperaturi înalte şi la medii agresive chimic.
Obiectele sanitare şi de igienă, flacoanele, folia pentru împachetarea medicamentelor şi alte articole din mase plastice au o utilizare
largă în medicina contemporană. Acestea se produc din polimeri medico-biologici.
Polimerii medicobiologici trebuie să fie: a) netoxici; b) compatibili cu organismul; c) durabili; d) să nu formeze produşi nocivi în
procesul descompunerii.
69
Fibrele chimice
! Fibrele care au la bază polimeri naturali modificaţi chimic (viscoza,
triacetilceluloza) se numesc fibre artificiale, iar cele formate în bază
de polimeri obţinuţi integral prin sinteză chimică - fibre sintetice.
La pomparea sub presiune a topiturii de polimer prin filiere cu
orificii de diferite dimensiuni se formează şuviţe de polimer. După
răcire, acestea se transformă în fibre, care sunt apoi depănate pe bobine. În momentul întinderii, macromoleculele capătă formă orientată, fibrele obţinând astfel o rezistenţă mecanică înaltă.
Marcajele de pe diversele confecţii indică neapărat natura fibrei,
pentru a ne sugera modul de îngrijire a articolului respectiv. Astfel,
întâlnim deseori confecţii din polipropenă, lavsan, nitron, capron,
viscoză etc. (fig. 2.16). Din fibre polipropenice se confecţionează de
asemenea covoare, odgonuri, cabluri ş.a.
Lavsanul se obţine în urma reacţiei de policondensare a unui
acid aromatic dicarboxilic cu etilenglicolul. Ţesăturile din fibre de
lavsan nu se şifonează, sunt trainice, stabile în intervale mari de temperaturi (-70 ... +170oC).
Dintre toate fibrele naturale, artificiale şi sintetice, nitronul este
cel mai rezistent la acţiunea luminii şi a altor factori atmosferici. Fibrele de nitron seamănă cu cele de lână, de aceea din ele se confecţionează paltoane, costume, blănuri ş.a.
Capronul este alcătuit din macromolecule poliamidice, în componenţa cărora intră resturi de acid aminocapronic (vezi şi pag. 65):
Fig. 2.16. Confecţii din fibre sintetice
(—N H—CH2-C H 2—C H2—CH2—CH2-C O —) n
capron
Din capron se produc obiecte de îmbrăcăminte, covoare, huse,
plase de pescuit, piese tehnice. Un neajuns al fibrelor de capron este
că ele se topesc la temperaturi mai înalte de 200oC şi se distrug la
acţiunea acizilor. De aceea se recomandă să nu călcăm confecţiile din
fibre de capron cu fierul de călcat, să fim precauţi în lucrul cu acizii.
Cauciucurile sintetice. la studierea alcadienelor, ne-am familiarizat cu cauciucul natural şi cu cauciucurile sintetice (butadienic şi
izoprenic), ultimele fiind produse industriale elastice şi rezistente, faCompuşi organici de importanţă vitală şi industrială
70 bricate prin procedee chimice. În urma tratării termice a cauciucului
cu sulf (vulcanizarea), sporeşte elasticitatea acestuia şi se amplifică
apreciabil rezistenţa la temperaturi joase şi înalte.
Din cauciucuri sintetice se produc diverse piese tehnice, încălţăminte, anvelope pentru toate tipurile de transport terestru (fig. 2.17).
o
■l—'
Q _
ro
U
EVALUARE
1. Definiţi masele plastice. Cum se clasifică ele după:
a) componenţa chimică; b) comportamentul la încălzire? Exemplificaţi.
2. Vasele din plastic, în care se vând băuturi răcoritoare, nu sunt recomandate pentru temperaturi înalte. De ce? Stabiliţi gradul de rezistenţă la încălzire a unui astfel de vas, turnând în el
apă fierbinte.
3. Daţi exemple de fibre naturale, artificiale şi sintetice. Caracterizaţi procesul tehnologic de obţinere a fibrelor şi explicaţi de ce întinderea lor are importanţă pentru mărirea rezistenţei mecanice.
4. Cum pot fi deosebite: a) ţesătura din lână de cea din capron; b) ţesătura din mătase naturală
de cea din bumbac?
5. În baza cărui tip de reacţie (polimerizare sau policondensare) se obţin fibrele:
a) polietena; b) polipropena; c) capronul?
6. Calculaţi gradul de polimerizare al polipropenei cu masa moleculară relativă medie egală cu
21 000/
*7. Stabiliţi masa de triacetilceluloză cu 10% de impurităţi, care se obţine din 150 kg de celuloză.
8. Examinaţi marcajul de pe diferite confecţii din fibre, pe care le aveţi la dispoziţie. Apreciaţi
proprietăţile lor şi corespunderea cu tipul produsului textil: calităţile mecanice, higroscopice,
igienice, estetice.
^ Să reţinem!
; • Există trei tipuri de compuşi macromoleculari: naturali, artificiali şi sintetici.
| • Polimerii sintetici se obţin pe cale chimică.
! • Reacţiile de obţinere a compuşilor macromoleculari sunt: polimerizarea, policondensarea.
1 • Din polimeri se produc mase plastice, fibre sintetice, cauciucuri.
LUCRAREA PRACTICĂ nr.2
Studierea proprietăţilor compuşilor macromoleculari
(Amintiţi-vă „Normele de lucru cu substanţe chimice", pag. 20)
Utilaj: bec de gaz sau spirtieră, clemă pentru creuzet, placă de tinichea, baghetă de sticlă, pipetă.
Reactivi: mostre de mase plastice (polietenă, polimetilmetacrilat), fibre naturale şi sintetice (lână,
bumbac, capron), soluţie de NaOH de 10%.
1. Studierea proprietăţilor maselor plastice.
Identificarea polietenei şi a polimetilmetacrilatului
Examinaţi aspectul exterior al mostrelor de mase plastice: culoarea, duritatea, elasticitatea, transparenţa sau opacitatea, greutatea. Cercetaţi mai atent masele plastice din polietenă şi polimetil-
metacrilat. Veţi observa că mostrele din polietenă pot avea diferite culori,
sunt grase la pipăit, semiopace, elastice, au duritate mecanică. Cele din
polimetilmetacrilat (sticlă organică) sunt incolore sau colorate, transparente, au duritate mecanică.
Comportarea la încălzire. Fixaţi placa de tinichea în poziţie orizontală cu
ajutorul clemei, puneţi o bucăţică de polietenă pe placă şi încălziţi-o la
flacăra unei spirtiere. Masa plastică se va înmuia. Încercaţi să formaţi fire
cu ajutorul baghetei de sticlă sau cu un chibrit. Repetaţi aceeaşi operaţie
cu o bucăţică de sticlă organică. Veţi observa că aceasta se înmoaie, dar nu
formează fire.
Caracterul reacţiei de ardere. Prindeţi în cleşte o bucăţică de polietenă şi
ţineţi-o deasupra flăcării. Observaţi că ea se aprinde şi arde cu flacără violetă, răspândind un miros identic cu cel emanat la arderea lumânării de
parafină. La ardere, se desprind picături. Scoateţi polietena din flacără. Veţi
observa că ea continuă să ardă.
Repetaţi aceste operaţii cu o bucăţică de sticlă organică. Sticla va arde trosnind, cu o flacără gălbuie, care va avea marginile albăstrui. La ardere, se răspândeşte un miros de ester.
Notaţi în tabel cele observate.
2. Studierea proprietăţilor fibrelor şi identificarea lor
Trei pacheţele numerotate conţin mostre de fibre naturale şi sintetice:
lână, bumbac, capron. Studiaţi aspectul exterior al pacheţelelor şi identificaţi conţinutul lor, folosind în acest scop informaţia de mai jos.
Planificarea şi realizarea
experimentului
Lâna. Se aprinde şi arde lent, răspândind miros de pene arse. După ardere,
rămâne un scrum negru. Se dizolvă lent în soluţie de NaOH de 10%.
Bumbacul. Arde rapid, emanând miros de hârtie arsă. În urma arderii, rămâne o cenuşă surie. Nu se dizolvă în
soluţie de NaOH de 10%, dar numai se umflă.
Capronul. La o încălzire slabă, se înmoaie, apoi se topeşte, formând o bilă întunecată, care se întăreşte. Din
topitură pot fi trase fire. La ardere, răspândeşte un miros neplăcut. Nu se dizolvă în soluţie de NaOH de 10%.
Notaţi în tabel cele observate.
Materialul
Comportarea la încălzir
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu