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Iniciación fotoquímica de reacciones de polimerización Radical
 

Iniciación fotoquímica de reacciones de polimerización Radical

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Polímeros orgánicos pueden encontrarse en una amplia variedad de productos para el hogar que van desde vasos de plástico y botellas, neumáticos del coche y telas. Un método para sintetizar polímeros es mediante química de polimerización radical.

La reacción de polimerización radical utiliza bloques de construcción, tales como monómeros de alqueno, para formar un polímero de varias longitudes y patrón de ramificación.

La reacción consta de iniciación, propagación y terminación.

Desarrollo de métodos de iniciación, propagación y terminación permite químicos controlar la estructura de polímero con el fin de generar polímeros con aplicaciones específicas. Esto es importante, ya las propiedades del material pueden verse afectadas por la longitud de la cadena y por ramificación de la cadena.

En orden para la química de la polimerización radical proceder, es necesario un iniciador radical. Peróxido de benzoilo puede servir como un iniciador radical fotoquímico.

Escote de fotoquímico promovido homolítico del enlace sencillo O-O como resultado dos especies radicales carboxilo, que se descomponen para formar radicales fenilo y CO2.

Estos radicales fenilo pueden agregar a una olefina como estireno para generar un nuevo enlace C-C y un radical bencílica.

El radical benzílico recién formado reacciona luego con una segunda molécula de estireno, propagando una reacción en cadena de radical. La polimerización continúa hasta que la reacción termina, generalmente vía el acoplamiento de dos especies radicales.

Para fotoquímico cleave peróxido de benzoilo, que debe absorber fotones para producir un estado excitado molecular, que entonces experimenta hendidura O-O. Puesto que el peróxido de benzoilo se absorbe en la porción UV del espectro electromagnético, un fotosensibilizador es necesaria para inducir la iniciación radical bajo irradiación de la luz visible.

Que es un fotosensibilizador común, benzofenona fotones en el espectro visible parte del espectro electromagnético para generar un singlete excitado estado. Intersystem crossing ofrece el trío excitado estado, que es perdurable que el singlete excitado.

La energía del trío excitado estado entonces se transfiere al peróxido de benzoilo, causando la ruptura del enlace O-O para generar a radicales carboxilo. Sin embargo, hay también una reacción de competencia en la que el trío excitado estado experimenta relajación volver a su estado singlete.

Si la relajación es rápida en relación con la transferencia de energía, la sensibilización es ineficiente. La eficiencia de la sensibilización se mide por rendimiento cuántico, que es el número de photoreactions realizado por fotón absorbido.

Ahora que hemos discutido los principios de iniciación fotoquímica en una reacción de polimerización radical, echemos un vistazo a un procedimiento

Añadir 13 mg de peróxido de benzoilo a un matraz aforado de 10 mL y llenarla hasta la línea con tolueno. Esta es tu solución. Con una pipeta volumétrica, transfiera 0,5 mL de esta solución a una cubeta UV-vis y diluir con 3,5 mL de tolueno.

Preparar una cubeta en blanco que contiene sólo el tolueno y medir el espectro de absorción en el rango de 300-800 nm usando un espectrofotómetro. Repita este paso con la cubeta que contiene peróxido de benzoilo y restar el espectro de fondo.

Transferir 1 mL de la solución madre de peróxido de benzoilo a un matraz de fondo redondo de 25mL previamente tarado con una barra de agitación y diluir con 10 mL de tolueno y 3 mL de estireno. Colocar un tabique y desgasificar la mezcla por los burbujeantes con gas nitrógeno a través de la solución usando un globo llenada de nitrógeno.

En una campana de humos, sujetar el matraz de reacción con el globo llenada de nitrógeno a una placa de agitación. Encender la lámpara de arco de Hg equipada con un filtro de paso de largo 350 nm. Con agitación magnética, irradiar la solución durante 10 minutos.

Entonces, concentrar la mezcla en un evaporador rotatorio. Pesar el matraz para obtener la masa de residuo no volátil. Por último, preparar y tomar un espectro de RMN CDCl3.

Agregar 25 mg de benzofenona a un matraz aforado de 25 mL y llenar la línea con tolueno. Esta es tu solución. Con una pipeta volumétrica, transfiera 0,5 mL de esta solución a una cubeta UV-vis y diluir con 3,5 mL de tolueno.

Medir el espectro de absorción de Benzofenona en tolueno en un rango de 300-800 nm en un espectrofotómetro y restar el espectro de la cubeta en blanco.

Transferir 1 mL de la solución stock de benzofenona y peróxido de benzoilo a un matraz de fondo redondo de 25 mL previamente tarado con una barra de agitación y diluir con 10 mL de tolueno y 3 mL de estireno. Colocar un tabique y desgasificar la mezcla usando un globo llenada de nitrógeno.

En una campana de humos, sujetar el matraz de reacción con el globo llenada de nitrógeno a una placa de agitación. Encender la lámpara de arco de Hg equipada con un filtro de paso de largo 350 nm. Con agitación magnética, irradiar la solución durante 10 minutos.

Concentrar la mezcla en un evaporador rotatorio. Medir el peso del matraz para obtener la masa del residuo no volátil, y obtener un espectro de RMN en CDCl3.

Transferir 1 mL de la solución madre de benzofenona a un matraz de fondo redondo de 25 mL previamente tarado con una barra de agitación y diluir con 10 mL de tolueno y 3 mL de estireno. Colocar un tabique y desgasificar la mezcla utilizando el método del globo llenada de nitrógeno.

Repita el procedimiento de irradiación, aislar y analizar el producto, ya que se realiza en las reacciones anteriores.

Las medidas de UV-vis de peróxido de benzoilo y benzofenona muestran que la primera no muestra absorción substancial en la región visible; mientras que esta última absorbe una cantidad considerable. Esto es consistente con la teoría de que es necesario un fotosensibilizador para ayudar en la iniciación de la formación radical.

La reacción en presencia de fotoiniciador y fotosensibilizador rindió un residuo aceitoso, volátil, cuyo espectro de RMN es consistente con la estructura del poliestireno. Poliestireno tiene picos característicos de un multiplet amplia en la región aromática entre 6,4 y 7,2 ppm y del multiplet de protones alifáticos entre 1.9 y 1.5 ppm, con la relación de integración de 1 a 2. Mientras que las reacciones de control en la ausencia de fotoiniciador o fotosensibilizador rindieron solamente los materiales de partida sin reaccionar.

Ahora que hemos discutido un procedimiento para la síntesis del polímero mediante iniciación fotoquímica, echemos un vistazo a unas cuantas aplicaciones.

Cuando dos o más monómeros diferentes polimerizan juntos, el resultado se llama un copolímero. Copolímeros típicos incluyen acrilonitrilo-butadieno-estireno y etileno acetato de vinilo.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a iniciación fotoquímica de reacciones de polimerización radical. Ahora debe comprender sus principios, el procedimiento y algunas de sus aplicaciones. ¡Gracias por ver!

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