21.10: Radikal Zincir Büyüme Polimerizasyonu: Zincir Dallanması

Radikal polimerizasyon yoluyla sentezlenen polimerlerin iskelet yapısı her zaman dallıdır. Örneğin, etilenin radikal polimerizasyon yoluyla polimerizasyonu, çok dallanmış bir iskelet yapısına sahip, düşük yoğunluklu bir polietilen sınıfıyla sonuçlanır. Burada radikal bölge, hidrojeni büyüyen zincirden soyutlar ve radikal bölge, uçtan (birincil karbon merkezi) büyüyen zincir içinde herhangi bir yere (ikincil karbon merkezi) kayar. Sonuç olarak zincirin soyutlama noktasından sonuna kadar olan kısmı bir dal haline gelir.

Moleküller arası hidrojen soyutlamasında, radikal bölge, büyüyen başka bir polimer zincirinden hidrojeni ayırır ve zincir büyümesini sonlandırır. Hidrojenin uzaklaştırıldığı diğer zincirde yeni bir dal büyür. Şekil 1, moleküller arası hidrojen çıkarımını ve bunun sonucunda polimer zincirinin ortasından zincir büyümesini göstermektedir.

Figure 1: Moleküller arası hidrojen çıkarımı (üstte) ve ardından yeni oluşan radikal bölgenin bir monomere eklenmesi (altta).

Radikal bölge, molekül içi hidrojen soyutlamasında aynı büyüyen zincirden hidrojeni çıkarır. Dalın uzunluğu radikal bölge ile soyutlama bölgesi arasındaki mesafeye bağlıdır. Molekül içi 1,5-hidrojen soyutlaması, sikloheksanın sandalye konformasyonuna benzeyen nispeten kararlı altı üyeli geçiş durumu nedeniyle sıklıkla meydana gelir. Ortaya çıkan bütil dalları genellikle dallanmış polimerlerde bulunur. Şekil 2, molekül içi hidrojen çıkarımını ve bütil dalının oluşumunu göstermektedir.

Figure 2: Molekül içi hidrojen soyutlaması (üstte) ve ardından yeni oluşan radikal bölgenin bir monomer üzerine eklenmesi (altta).

Genel olarak molekül içi hidrojen çıkarılması, moleküller arası hidrojen çıkarılmasından daha olasıdır. Ayrıca, zincirlerin uçlarına daha kolay erişilebildiği için kısa zincirli dallanma, uzun zincirli dallanmaya göre daha yaygındır.

Radikal zincir büyüme polimerizasyonu her zaman dallanmış polimerlere yol açar. Örneğin, etilenin serbest radikal polimerizasyonu, ağır dallanmaya sahip düşük yoğunluklu polietilen verir.

Serbest radikal polimerizasyonu sırasında, yüksek oranda reaktif radikal, hidrojeni radikal olmayan bir karbondan soyutlayabilir. Bu soyutlama ya molekül içi — yani aynı polimer zincirinden — ya da inforoleküler — yani başka bir büyüyen veya sonlanmış zincirden olabilir.

Hidrojen soyutlaması, sonlandırılmış bir zincir üzerinde herhangi bir yerde veya radikal bölgenin α karbonundan uzakta büyüyen bir zincir üzerinde meydana gelirse, yayılma bölgesi, soyutlama zincirinin sonundan polimer zinciri içindeki o noktaya aktarılır. Bu, zincirleme dallanmaya yol açar.

Soyutlama bölgesi ile zincirin en yakın ucu arasındaki mesafe, polimer zincirlerindeki dalın boyutunu belirler.

Molekül içi zincir dallanmasında, siklohekzanın sandalye konformasyonuna benzeyen nispeten kararlı altı üyeli bir geçiş durumu nedeniyle 1,5-hidrojen soyutlaması tercih edilir. Böylece, elde edilen polimerin bütil dalları vardır.

• Radical Polymerization – This refers to an example of polymerization that results in a branched structure.
• Branched Polymer – This is the skeletal structure of polymers, derived from radical polymerization, which is heavily branched.
• Hydrogen Abstraction – The process by which hydrogen is removed from a growing polymer chain, causing the formation of a new branch.
• Monomer – The raw material or building block that joins together to form a polymer.
• Chains in Polymer – These refer to the successive sequence of monomers in polymers.

• Define Radical Polymerization – It's a process causing branched structure (e.g., branched polymer).
• Contrast Intermolecular vs Intramolecular Hydrogen Abstraction – These are two processes where the former results in termination of chain growth and the latter results in branch formation (e.g., butyl branch).
• Explore Polymer Branching – It's a scenario where a polymer chain forms branches (e.g., branching in chemistry).
• Explain Chain Growth Mechanism in Polymers – It discuses the way polymers grow in length.
• Apply Branching Concept in Polymers – This relates to the formations of branches on the chain of polymers.

• How is a branched polymer formed through radical polymerization?
• What is the difference between intermolecular and intramolecular hydrogen abstraction?
• What effect does branching have on the structure of polymers?

• Students - Understanding Chain Growth Polymerization enhances comprehension of complex chemical processes.
• Educators – Comprehensive view about Polymer Branching aids in teaching about polymers.
• Researchers - Study of Radial Polymerization provides valuable data for polymer science.
• Science Enthusiasts - Knowledge about Intramolecular Abstraction adds value to the understanding of chemical processes.