Инициирование (химия)
В химии , инициирование — это химическая реакция которая запускает одну или несколько вторичных реакций. Инициирование создает реактивный центр на молекуле , который вызывает цепную реакцию . [1] Реактивный центр, образующийся при инициировании, обычно представляет собой радикал , но также может быть катионом или анионом . [2] Как только реакция инициируется, вид проходит этап размножения, при котором реакционноспособные виды реагируют со стабильными молекулами, образуя стабильные и реактивные виды. Этот процесс может привести к образованию очень длинных цепочек молекул, называемых полимерами , которые являются строительными блоками для многих материалов. [3] После распространения реакция прекращается . Существуют различные типы инициирования , причем двумя основными способами являются термическое инициирование и фотоинициирование ( световое). [4] [5]
Термическое инициирование
[ редактировать ]Термическое инициирование предполагает инициирование реакции в присутствии тепла , обычно при очень высоких температурах. Нагревание реакции может привести к радикальному инициированию субстрата (субстратов). [6] В присутствии тепла мономер может самоинициироваться и вступать в реакцию с другими мономерами или парами мономеров. Этот процесс называется спонтанной полимеризацией и требует большого количества тепла (до 200°C). [4] Чтобы мономеры инициировались и полимеризовались с мономером одного и того же типа (так называемая гомополимеризация ), для инициирования мономеров необходимо ~ 180 ° C. [4] Сополимеризация , то есть когда различные виды мономеров инициируются и реагируют друг с другом, более стабильна и может происходить при более низких температурах, чем гомополимеризация . [4] Самоинициация между гомомономерами представляет собой механизм, который трудно наблюдать, поскольку инициируемые виды не всегда представляют собой мономеры одного и того же типа. [4] Иногда примеси, находящиеся в реакционной колбе с мономерами, инициируются и полимеризуются с мономерами вместо инициирования мономера. [4]
Фотоинициация (свет)
[ редактировать ]Фотоинициирование происходит , когда мономеры инициируются световым облучением . Светодиодный свет проходит через реакционную колбу, которая возбуждает мономеры, превращая их в химически активные соединения, в основном радикалы и ионы , которые затем могут полимеризоваться. [5] Существует две механистические классификации реакций фотоинициирования: фотоокислительно -восстановительный процесс и внутримолекулярный фотохимический процесс. [7] Этот тип инициирования может произойти при гораздо более низких температурах, в основном при комнатной температуре, а затем при термическом инициировании . [5] Это делает фотоинициирование гораздо более практичным, чем тепловое инициирование . Фотоинициирование также вызывает меньше побочных реакций , чем термическое, и содержит меньше примесей. [5] Хотя термическое инициирование трудно поддерживать, фотоинициирование обеспечивает простой способ инициирования полимеризации мономеров. [5] Фотоинициирование микроэлектроники даже используется в таких приложениях, как изготовление различных покрытий, клеев и , чернил . [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Глава 3 Инициирование» , Механизм и кинетика аддитивной полимеризации , Комплексная химическая кинетика, том. 31, Elsevier, стр. 75–162, 1992, doi : 10.1016/s0069-8040(08)70220-6 , ISBN. 9780444987952 , получено 31 марта 2023 г.
- ^ «Цепная реакция | химия | Британника» . www.britanica.com . Проверено 31 марта 2023 г.
- ^ «Полимер | Описание, примеры, типы, материал, использование и факты | Британника» . www.britanica.com . Проверено 31 марта 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Моад, Грэм; Рицзардо, Эцио; Соломон, Дэвид Х. (1989), «Другие инициирующие системы» , Комплексная наука о полимерах и добавки , Elsevier, стр. 141–146, doi : 10.1016/b978-0-08-096701-1.00072-0 , ISBN 9780080967011 , получено 31 марта 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Ягчи, Юсуф; Йокуш, Штеффен; Турро, Николас Дж. (16 июня 2010 г.). «Фотоинициированная полимеризация: достижения, проблемы и возможности» . Макромолекулы . 43 (15): 6245–6260. дои : 10.1021/ma1007545 . ISSN 0024-9297 .
- ^ Гейсман, Питер; Хенсен, Гвидо; Мак, Манон (01 января 2021 г.). «Термическое инициирование окисления термопластичных полимеров (полиамидов, полиэфиров и СВМПЭ)» . Деградация и стабильность полимеров . 183 : 109452. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2020.109452 . ISSN 0141-3910 . S2CID 230532425 .
- ^ Чен, Мао; Чжун, Минцзян; Джонсон, Иеремия А. (14 сентября 2016 г.). «Управляемая светом радикальная полимеризация: механизмы, методы и приложения» . Химические обзоры . 116 (17): 10167–10211. doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00671 . hdl : 1721.1/110420 . ISSN 0009-2665 . ПМИД 26978484 .
Источники
[ редактировать ]- Р.Г., Комптон.1992. Механизм и кинетика аддитивной полимеризации, 30, 75-162 .
- Британика, Редакторы энциклопедии. «цепная реакция». Британская энциклопедия, 2 мая. 2017, https://www.britanica.com/science/chain-reaction. По состоянию на 29 марта 2023 г.
- Британика, Редакторы энциклопедии. «полимер». Британская энциклопедия, 2 января 2023 г., https://www.britannica.com/science/polymer. По состоянию на 31 марта 2023 г.
- Грэм, Моад и Дэвид Х., Соломон. 1989. Комплексная наука о полимерах и добавки. 141-146.
- Ягчи Ю., Йокуш С., Турро Н.Дж. Фотоинициируемая полимеризация: достижения, проблемы и возможности. Макромолекулы 2010, 43, 6245–6260.
- Гейсман П., Хенсен Г., Манон М. Термическое инициирование окисления термопластичных полимеров (полиамидов, полиэфиров и сверхвысокомолекулярного полиэтилена). Деградация и стабильность полимеров 2021, 183.
- Чен М., Чжун М., Джонсон Дж. Радикальная полимеризация, контролируемая светом: механизмы, методы и приложения. Химические обзоры, 2016, 116(17), 10167–1021.
- Хойчик (9 сентября 2011 г.), английский: Механизм реакции Хофмана-Лёффлера-Фрейтага, получено 31 марта 2023 г.