HEMIJA MAKROMOLEKULA - newton.pmf.unsa.banewton.pmf.unsa.ba/hemija/kohbh/predmeti/1-III/hemija_makromolekul… · HEMIJA MAKROMOLEKULA-laboratorijske vježbe 4 Vježba 1: SINTEZA

HEMIJA MAKROMOLEKULA-laboratorijske vježbe

1

HEMIJA

MAKROMOLEKULA LABORATORIJSKE

VJEŽBE

Student:

Grupa: ______


2

SADRŽAJ

1. Sinteza polimera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Sinteza provodljivog polimera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3. Sinteza prvog sintetičkog vlakna (Rayon). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4. Priređivanje nitrata celuloze (nitroceluloze). . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 34

5. Sinteza acetata celuloze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

6. Sinteza natrij-karboksimetil celuloze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

7. Praćenje procesa heterogene dimerizacije uree i glukoze

krioskopskom metodom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

8. Flokulacija magnetokoloida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9. Izolacija DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Literatura. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54


3


4

Vježba 1: SINTEZA POLIMERA

Polimeri su visokomolekularni spojevi sastavljeni od velikog broja atomskih grupa

povezanih hemijskim (kovalentnim) vezama. Ponavljane atomske grupe tvore konstitucijske

ili strukturne jedinice. Preciznija definicija polimera je da su to kondenzirani sistemi

makromolekula, što znači da postoje u čvrstom i tečnom stanju i ne mogu postojati u

gasovitom agregatnom stanju. Sistem znači da polimer čine strukturni elementi

(makromolekule ili polimerne molekule) koji su u interakciji. Drugim riječima, svaki

strukturni element ima relativno visoki stepen individualnosti, ali postoji i djelovanje

strukturnih elemenata jednih na druge.

Polimer nije samo molekula s velikim brojem atoma, nego molekula u kojoj je veliki broj

atoma organiziran tako da je ona sastavljena od velikog broja strukturnih jedinica koje se

ponavljaju, a nazivaju se ponavljane jedinice ili meri (monomeri, dimeri itd). Broj tipova

ponavljanih jedinica u nekom polimeru najčešće je samo jedan (homopolimeri) ili dva

(kopolimeri).

U smislu ove definicije "molekula" je sistem atoma u kojem nema ponavljanja

konstitucijskih jedinica i koja zbog toga ima malu molarnu masu. Molarna masa

složenijih organskih molekula iznosi 250-500, dok polimeri mogu imati molekulske mase

od 1000 do 106

g/mol. Masa ponavljanih jedinica polimera uporediva je s masom

molekula. Budući da se organsku molekulu može smatrati izgrađenom od samo jedne

jedinice ona se naziva monomerom.

Slika 1 Primjer nastanka polimera

Polimerne molekule sintetiziraju se procesom polimerizacije iz odgovarajućih monomera

kao polaznog materijala. U toku polimerizacije oni se spajaju tako da formiraju velike

molekule. Kako se povećavaju privlačne sile između molekula, smjesa postaje viskoznija.

Dolazi do unakrsnog povezivanja lanaca preko slobodnih funkcionalnih grupa (proces


5

umrežavanja) tako da molekula postaje sve veća. Kao rezultat nastaje polimer

trodimenzionalne strukture. U zavisnosti od tipa umrežavanja, dobivaju se polimeri sa

različitim svojstvima. Nisko umreženi polimeri su elastični i mogu se deformisati, dok su

visoko umreženi kao što je bakelit, kruti i lomljivi. Trenutno umreženi materijali ponašaju se

kao viskozni gelovi.

Po porijeklu polimeri se dijele na prirodne, polusintetske i sintetske polimere. Prirodnim

polimerima (biopolimerima) smatraju se makromolekulski spojevi, molekulske mase od

nekoliko hiljada do nekoliko stotina hiljada, koji se u prirodi nalaze kao dijelovi biljnih ili

životinjskih tkiva. To su međusobno vrlo različiti i složeni spojevi. S obzirom na

ponavljajuće jedinice u makromolekuli mogu se klasificirati u nekoliko grupa:

1. Polisaharidi

2. Ligninili polimerni materijali na bazi koniferil alkohola

3. Proteini (bjelančevine) ili prirodni poliamidi

4.Prirodni kaučuk

5. Prirodne smole

Polusintetski polimeri su hemijski modificirani biopolimeri kao naprimjer celuloid iz

celuloze, rejon, celofan. Sintetski polimeri su pretežno organskog porijekla (sadrže većinom

C, H, O, N), a mogu biti i anorganski (plastični sumpor), anorgansko-organski

(polisiloksani).

Sa stajališta opštih fizikalnih karakteristika prepoznajemo tri tipa čvrstih polimera:

elastomeri, termoplastični i termostabilni polimeri.

Elastomeri su gume ili materijali slični gumi. Imaju djelomično umreženu strukturu što

znači da su makromolekule međusobno povezane i sekundarnim i primarnim vezama. S

obzirom na prisutnost sekundarnih veza elastomere se zagrijavanjem može omekšati. Gdje

god postoje sekundarne veze one će usljed dovođenja toplote popuštati, što će dovesti do

povećanja pokretljivosti segmenata makromolekula, a to je uzrokom mekšanja. No kako sada

između monomera postoje i primarne veze elastomere se više ne može rastopiti. O odnosu

primarnih i sekundarnih veza zavisiće koliko će neki elastomer moći omekšati. Primarne

veze se elastomerima ugrađuju prilikom njihova oblikovanja. Oni po reakcijama nastajanja

imaju linearnu strukturu, ali njihove osobine nisu pogodne za praktičnu primjenu. Naročito

može biti neprikladna prevelika istezljivost. Kako bi se osobine modifikovale i time

elastomeri učinili primjenljivima, ugrađuju im se primarne veze i to se provodi najčešće

postupkom vulkanizacije. Dakle, u primjeni elastomeri uvijek posjeduju i primarne i

sekundarne veze između monomera.

Termoplastični polimeri su čvrsti na sobnoj temperaturi, ali zagrijavanjem omekšavaju i

mogu se oblikovati. To su polimeri kojima su monomeri međusobno povezani isključivo

sekundarnim vezama. Takve strukture obično nazivamo linearnom strukturom. Iako su

sekundarne veze dosta slabe, s obzirom na njihov veliki broj zbog velikog stepena


6

polimerizacije, njihova ukupna energija je dovoljno velika da takvi polimeri pokazuju dobre

osobine. Zagrijavanjem, međutim, te sekundarne veze postepeno slabe i popuštaju. S

obzirom na njihov veliki broj nije moguće odmah i registrovati vanjske posljedice tog

popuštanja. Na mjestima u polimeru gdje su popustile sekundarne veze između monomera,

omogućena je povećana pokretljivost segmenata polimera (mikrobraunovo kretanje). Kako s

porastom temperature popušta sve veći broj sekundarnih veza, to pokretljivost segmenata

polimera postaje sve izrazitija. Vanjska posljedica povećane pokretljivosti dijelova polimera

je mekšanje polimera. Daljnjim povišenjem temperature može doći do potpunog popuštanja

sekundarnih veza. Dijelovi polimera se potpuno slobodno kreću i polimer prelazi u taljevinu.

Hlađenjem dolazi do suprotnog procesa: sekundarne veze se postepeno uspostavljaju i

polimer prelazi ponovo u čvrsto stanje. S obzirom na karakter sekundarnih veza ovakav se

ciklus omekšavanja i očvršćavanja teorijski može stalno ponavljati (zato se plastomer može

reciklirati). Većina plastomera nastaje adicionom polimerizacijom, iako se neki plastomeri

mogu dobiti kondenzacijskom polimerizacijom.

Termostabilni polimeri imaju potpuno umreženu strukturu, a to znači da su im monomeri

povezani primarnim vezama. Zbog karaktera primarnih veza ovi polimeri se zagrijavanjem ne

mogu niti omekšati niti rastopiti. Svojstvo mekšanja i topljenja posjeduju u fazi dobijanja i

zato ih se u toj fazi dobijanja treba i oblikovati.

Prema reakcijskom mehanizmu (reakcija polimerizacije) polimeri mogu biti adicioni

(lančani) i kondenzacijski (stupnjeviti).

Kondenzaciona polimerizacija-povezivanje monomera kondenzacionom polimerizacijom

dolazi uz upotrebu pogodnog katalizatora i povišene temperature, a kao sporedni produkt

izdvaja se najčešće voda, NH3, HCl itd., koje treba ukloniti na odgovarajući način. Primjer

kondenzacionog polimera je bakelit.

Slika 2 Formiranje polietilenglikola dehidratacijom etilenglikola (kondenzacijska polimerizacija)

Adiciona polimerizacija-može biti katalizirana kiselinama, bazama odnosno spojevima koji

lahko daju slobodne radikale. Bez obzira na vrstu katalizatora, reakcija je lančana i teče u tri

stepena: inicijalni stepen, produživanje lanca (propagacija) i zatvaranje reakcije (terminacija).

U inicijalnom stepenu katalizator napada monomer i daje međuprodukt koji napada drugu

molekulu monomera, produžavajući na taj način lanac. Ova reakcija teče sve dok se rast lanca

ne spriječi adicijom grupe koja onemogućava daljnju polimerizaciju.

Slika 3 Formiranje polietilenglikola adicionom pomilerizacijom etilenoksida


7

1.1 Fenol-formaldehidne smole Visokomolekularni produkti nastali kondenzacijom fenola sa karbonilnim komponentama

(posebno sa formaldehidom) poznati su pod nazivom fenol-formldehidne smole. Fenolske

smole, predstavljene 1908 godine, nastaju baznom ili kiselom adicijom formaledhida fenolu

da bi nastali orto- i para-produkti. Priroda ovih produkata uveliko ovisi od tipa katalizatora i

molskog udjela formaledhida koji se spaja sa fenolom. Prilikom nastanka rezola, višak

formaldehida reaguje sa fenolom u baznim uslovima. Inicijalni produkti reakcije su orto- i

para- supstituirani mono-, di- i trimetilolfenoli. Kada se zagriju, metilolfenoli se

kondenziraju bilo preko metilena ili metilen oksida da bi se formirao niskomolekularni

prepolimer rezol koji je rastvorljiv i zapaljiv i sadrži alkoholne grupe. Kada se rezoli zagriju

na zadanoj temepraturi, pod baznim, neutralnim ili blago kiselim uslovima kondenzacija

velikog broja fenolskih nukleusa učestvuje u reakciji što rezultira nastankom

visokomolekularne, mrežaste strukture.

Formiranje novolaka uključuje kiselo kataliziranu reakciju formaledhida sa viškom fenola.

Inicijalni metilol fenoli se kondenziraju sa viškom fenola da bi formirali dihidroksidifenil

meta, koji podliježe daljoj kondenzaciji pri čemu nastaje niskomolekularni prepolimer

novolak. Za razliku od rezola novolak ne sadrži metilolske grupe. Ovi polimeri su zapaljivi i

nerastvorljivi. Kada se novolak zagrije sa dodatkom formaldehida ili heksametilen

tetraminom da bi se povećao odnos fenol-formaldehid, formira se visokomolekulrani

mrežasti polimer.

Razlika između kiselo i bazno katalizirane reakcije budući da dovode do različitog krajnjeg

produkta jeste u svojstvima kondenzacijskog polimera koja su također određena omjerom

odnosa fenola i formaldehida. Najvažnije fenolske smole su one nastale reakcijom između

fenola i formaldehida jer ispoljavaju veliku tvrdoću, poznati su kao izolatori (nemetalni

dijelovi utičnica i spojnica su od bakelita), imaju dobra mehanička svojstva i hemijsku

stabilnost.

Bakelit je prvi potpuno sintetički organski polimer koji je sintetizirao Leo Baekeland 1907.,

fenol-formaldehidnom kondenzacijom i taj proizvod se naziva bakelit koji je predstavljen

1909. godine. Njegova prva upotreba bila je u izradi kugli za bilijar, a kasnije za izradu

dugmadi, drški za noževe, dijelove ventila itd.


8

Eksperimentalni dio:

Potreban pribor i hemikalije:

Hemikalije Pribor

Fenol Stearinska kiselina Balon okruglog dna 100 mL Formaldehid Toluen Libigovo hladilo HCl 1 M , 6 M i konc 2-propanol Vodeno kupatilo NH4OH koncentrovani Etanol Pipete: 1mL x 2, 5 mL x 4 i 10 mL x 3 Resorcinol Butanol Termometar NaOH 2 M i 3 M Na-bisfenol Čaše 50 mL x 2, 100 mL Urea Dietilentriamin Menzura Celuloza Pasterova pipeta CaCO3 Stakleni štapić Anilin Plastična čaša Polivinil alkohol 4 % Natrijtetraborat dekahidrat Metil crveno Oksalna kiselina dihidrat

a) Sinteza bakelita u kiselim uslovima (Novolaks)

Novolaks je fenol-formaldehidni kopolimer tipa Bakelita nastao iz dva različita monomera

uz kisele uslove. To je egzotermna reakcija pri čemu nastaje fenolna smola koja se topi

između 100 i 140 °C. U prisustvu kiselih katalizatora i pri molarnom omjeru formaldehida i

fenola manjem od 1, metilol derivati kondenziraju s fenolom dajući prvo dihidroksidifenil

metan:

i zatim daljnjom kondenzacijom, stvaranjem metilenskih mostova, taljive i topive linearne

polimere nazvane novolak, čija je struktura:

pri čemu se veze na orto i para položaju izmjenjuju bez pravilnosti. Molekulska masa može

biti i do 1000, što odgovara približno deset fenolnih ostataka u lancu.


9

Piprema novolaka (katalizator 1 M HCl)

U tikvicu se stavi 18,8 g fenola (1 mol), zagrijava tikvica do 40-50 ºC da se fenol rastali i

doda17 mL (0,85 mol) 30 %-tnog formalina. Nakon miješanja sadržaja tikvice dodaje se 1 mL

0,005 mol) 1 M HCl. Zatim se smjesa grije uz povratno hladilo. Nakon što je postignuta

temperatura ključanja (oko 80 °C), smjesa se najprije zamuti, a zatim se malo razbistri. Od

momenta zamućenja smjesu se dodatno grije da slabo vrije još kroz 30 minuta pri temperaturi

100-105 ºC. Zatim sesmjesa ostavi stajati preko noći nakon čega se odstrani gornji vodeni

sloj, a ostatak vode odstrani pomoću pasterove pipete i ostavi da se polimer očvrsne (nekoliko

dana). Zatim se smoli doda 10 ml smjese etanol-butanol u omjeru 9:1 i miješa dok se sva

smola ne otopi. Otopina smole se prenese na sahatno staklo ili u drugu plastičnu čašu i odredi

iskorištenje.

Piprema novolaka (katalizator oksalna kiselina dihidrat)

U tikvicu se stavi 13 g fenola (1,38 mol), 1,3 mL vode, 9,24 g 37 % -tne vodene otopine

formaldehida (1,14 mol) i 0,1 g oksalne kiseline dihidrata. Smjesa se miješa i refluksira 30

minuta. Zatim se doda još 0,1 g oksalne kiseline dihidrata i refluksiranje nastavi još jedan sat pri

temperaturi 100 - 105 ºC. Doda se 40 mL vode i smjesa ohladi. Smola se ostavi stajati preko

noći. Zatim se sloj vode odstrani pomoću pasterove pipete i ostavi da polimer očvrsne (nekoliko

dana). Zatim se smoli doda 10 mL smjese etilnog alkohola i tehničkog butanola u omjeru 9:1 i

miješa dok se sva smola ne otopi. Otopina smole se prenese na sahatno staklo ili u drugu

plastičnu čašu i odredi iskorištenje.


10

b) Sinteza bakelita u baznim uslovima (Rezol)

U prisustvu alkalnih katalizatora uz molarni omjer formaldehida i fenola veći od 1,

metilolfenoli mogu kondenzirati preko metilenskih ili eterskih veza. Produkti ovog tipa su topljivi i taljivi, sadrže primarne alkoholne grupe, a nazivaju se rezoli.

Ako se ova reakcija vodi dalje,veliki broj fenolnih jezgri može kondenzirati uz stvaranje

umrežene strukture:


11

Rezultat je visoko umrežena, nepravilna struktura. U hemizmu fenolnih smola četiri su glavne

reakcije:

a) stvaranje metilolfenola

b) kondenzacija metilolfenola s fenolom i stvaranje metilenskog mosta

c) kondenzacija dvijE metilol grupE uz stvaranje eterskog mosta

d) kompozicija eterskog mosta uz stvaranje metilenskog mosta i formaldehida, koji

ponovo reagira na isti način.

Umjesto fenola mogu se upotrijebiti i razni monosupstituirani i disupstituirani fenoli, dok

umjesto formaldehida dolaze u obzir i drugi aldehidi, kao što su acetaldehid i furfural, pri

čemu nastaju smole drukčijih mehaničkih i fizičkih svojstava.

Fenol-formaldehidne smole se najvećim dijelom upotrebljavaju za izradu različitih predmeta

prešanjem, zatim u industriji premaznih sredstava, sintetičkih ljepila, općenito kao veziva, te

kao ionski izmjenjivači.

Priprema rezola (katalizator 25 %-tni NH4OH)

U tikvicu se stavi 18,8 g tehničkog g fenola (1 mol), ulije 18,4 mL (1,1 mol) 36 % -tne vodene

otopine formaldehida i poslije temeljitog miješanja mase doda se 1,92 mL (0,13 mol) 25 %-

tnog amonijaka. Zatim se reakcijskasmjesa zagrijava do vrenja (temperatura kupelji oko 100

ºC) i to se održava u cijelom periodu kondenzacije (oko 40 minuta). Za početak kondenzacije

se uzima trenutak početka ključanja. U procesu kondenzacije tekućina se zamućuje i razdvaja

u dva sloja. Po završenoj kondenzaciji miješanje se prekine, isključi grijanje, te odmah kad se

slojevi razdvoje (za oko 15-20 minuta) odstraniti gornji vodeni sloj pomoću pasterove pipete.

Nakon što je voda odstranjena, u reakcijsku smjesu se doda 0,12 g (0,002 mol) stearinske

kiseline i 10 mL smjese alkohola i toluena u volumnom omjeru 9:1. Ako se smola otapa

suviše sporo, moguće je ubrzati proces zagrijavanjem tikvice na kupelji s povratnim hladilom.

Za vrijeme otapanja smjesa se miješa. Otopina smole se prenese na sahatno staklo ili u drugu

plastičnu čašu i odredi iskorištenje.


12

c) Sinteza polimera tipa bakelita

Osim fenola kao polazna supstanca se može koristiti i rezorcinol. Nastali produkt je

sličan baakelitu.

Slika 4 Formiranje rezorcinol-formaldehidnog polimera

Izvagati 2,5 g rezorcinola i prebaciti u plastičnu čašu. Zatim dodati 0,5 mL NaOH c = 3

mol/L i 5 mL formaldehida. Čašu ubacite u vodeno kupatilo i zagrijte do 45 – 50 °C.

Temperaturu kupatila provjeravati sa termometrom. Staklenim stapićem mješati smjesu u čaši

dok se sva smjesa ne otopi. Kada smjesa postane homogena, povećati temperaturu na 55 °C i

održavati 10 min. Ugasiti izvor zagrijavanja i ostaviti smjesu da se polako ohladi. U slučaju

da se polimer hladi brže može doći do njegovog pucanja. Polimer ostaviti nekoiko dana da

očvrsne, a onda izvaditi iz čaše tako što čašu razrežete.


13

d) Sinteza amino-formaldehidnih smola – aminoplasta Urea i polifunkcionalni amidi reaguju sa formaldehidom dajući produkte različite strukture i

karakteristika u zavisnosti od uslova pri kojima se reakcija odvija (pH, temperaura, vrijeme

reakcije sinteze, molarnih odnosa reaktanata). Svi ti produkti se obično svrstavaju u urea-

formaldehidne smole. Reaktanti se najprije polimeriziraju pri pH = 7-8 i daju smolu

male molekulske mase, koja se upotrebljava kao ljepilo i za impregniranje tkanina. Grijanjem

(vodeno kupatilo, 50°C) uz prisustvo nekog dehidratacionog sredstva, npr. KHSO4, dolazi do

daljnje polimerizacije i unakrsnog povezivanja te nastaje tvrdi, netaljivi produkt.

Reakcija između uree i formadlehida se odvija u dva koraka. U prvom koraku, dolazi do

adicije formaldehida na ureu što je ustvari serija reakcija u kojima nastaju mono-, di-

trimetilol uree. Ovaj korak se odvija pri većim pH (pH = 8-9)

Drugi korak sinteze rea-formaldehidne smole sastoji se od kondezacije metilolurea do

niskomolekularnih polimera. Ovaj korak je osjetljiv na pH i reakcija se dešava u kiselim

uslovima.

Sumarna reakcija:


14

Sinteza urea-formaldehidne smole uz HCl

U čašu staviti 1 g uree i dodati 4,3 mL formaldehida. Zatim Pasterovom pipetom dodati

nekoliko kapi konc. HCl. Kada se pojavi zamućenje prestati dodavati HCl i dodatie pogodno

punilo (npr., celulozu, CaCO3), dok se ne dobije gusta smjesa. Dobivenu smjesu istresti na

filter papir i ostavite da se osuši do slijedećeg puta.

Sinteza urea-formaldehidne smole uz NH4OH

U dvogrlom balonu sa povratnim hladilom i termometrom se rastvori 6 g uree u 12,2 g 37%

formaldehida i zagrijava na 50 °C. Nakon toga se dodaje 0,5 mL koncentrovanog amonijaka i

temperatura poveća na 85 °C. Nakon 20 minuta otopina postaje mutna i viskozna, a u isto

vrijeme pH opada na 5. Nakon zagrijavanja od ukupno 1 sat zagrijavanje se prekida i smjesa

ostavi da se ohladi. U balon se dodaje celuloze tek toliko da se smjesa može prebaciti u veču

čašu. Kada se smjesa prebaci u čašu nastavi se dodavati celuoza dok se ne doda svih 7 g.

Smjesa se ostavi do slijedečeg termina da se osuši na filter papiru. Nastali produk se dalje

može oblikovati tako što se smrvi i pomiješa sa 1% °C amonij hloridom i 1% cink stearatom

(punilo) i umrežavanje nastaje zagrijavanjem na 160 °C 10 minuta i uz presovanje pri

pritisku od 300 – 400 bara.


15

e) Sinteza anilin-hidrohlorid-formaldehidnog polimera Mješanjem formaldehida sa rastvorom anilin-hlorida rezultira nastajanjem crvenog gumenog

termoplastičnog polimera. Reakcija uključuje elektrofilnu adiciju protoniranog formaldehida

na orto- i para-pozicije anilina. Dalja kondenzacija daje umreženi polimer povezan preko

metilenskih grupa duž cijelog polimera.

Pripremiti anilin-hidrohloridni rastvor u čaši od 250 mL miješanjem 1,5 mL anilina i 2 mL 6

M HCl. Pripremljeni anilinhidrohlorid ostaviti da se ohladi. U drugu čašu nasuti u 3 mL

formaldehida. Kada se smjesa anilina i HCl ohladila dodati je brzo niz štapić u čašu

gdje se nalazi formaldehid. Odmah početi sa miješanjem i vidjet ćete kako smjesa postaje

crvena i kako očvršćava u toku nekoliko sekundi. Reakcija polimerizacije je egzotermna pri

čemu se razvija temperatura i do 40-50 °C što nekad dovodi da površina polimera postaje

šupljikava. Polimer isprati sa vodom i izvaditi iz čaše špatulom i prebaciti na sahatno

stakolo i ostaviti da se osuši.

Napomena: Reakcija je jako egzotermna. Sve vrijeme raditi u digestoru i nositi naočale.


16

1.2 Trenutno umreženi polimeri

Sinteza trenutno umreženog polimera (PVA Slime)

Miješanjem rastvora Na2B4O7 i polivinilnog alkohola nastaje trenutno umreženi polimer.

Na2B4O7 se hidrolizira u rastvoru dajući B(OH)4- ion koji reaguje sa OH grupama prisutnim

u polivinilnom alkoholu dajući novi umreženi polimer. Veze koje povezuju boratni ion sa

OH grupama u polivinilnom alkoholu stalno pucaju i ponovo se formiraju dajući na taj

naćin viskozni gel koji ima osobine i tečnosti i čvrste komponente.

Slika 5 Reakcija nastanka trenutno umreženog polimera

Pomoću menzure odmjeriti 10 mL 4% polivinilalkohola u čašu od 50 mL. Dodati 2-3 kapi

indikatora metil-crvenog (Zapazite boju). U čašu zatim dodati 1 mL 4% rastvora natrij

borata i mješati staklenim štapićem. Višak tečnosti odliti u odvod. U malu čašu staviti

komadić polimera i dodatie nekoliko kapi HCl c = 2 mol/dm3

sve dok indikator ne postane

ružičaste boje i dobro izmješati. Tako zakiseljenom gelu dodati nekoliko kapi NaOH c =

2 mo/dm3

sve dok se gel ne formira ponovo. Koje je boje indikator? Objasnit šta se dešava

prilikom dodatka kiseline, a šta prilikom baze?


17

1.3 Sinteza poliestera Koristeći anhidrid kiseline (anhidrid ftalne kiseline) i alkohol mogu se sintetizirati dva

kondenzacijska polimera i to linearni poliester i umreženi poliester. Kada se sintetizira

linearni poliester alkohol koji se koristi je diol (etilen glikol) tako da alkohol i kiselina imaju

po dva reakciona mjesta. U slučaju kada jedan od monomera ima više od dvije sunkcionalne

grupe polimerni lanci se mogu umrežiti pri čemu nastaje trodimenzionalna mreža. Alkohol

koji se koristi da bi nastao ovakav polimer jeste triol, glicerol.

Slika 6 Linearni polimer

Slika 7 Umreženi polimer

U dvije epruvete nasuti po 2 g anhidrida ftalne kiseline i 0,1 g natrijacetata. U jednu dodati 0,8

mL etilenglikola, a u drugu dodati 0,8 mL glicerola. Obje epruvete zagrijati na pješčanom

kupatilu do ključanja i zadržati bar 5 minuta na toj temperaturi. Kada je zagrijavanje gotovo

skloniti epruvete iz kupatila i dok se hlade pokušati izvuči ˝niti˝. Kada se epruvete ohlade do

sobne temperature pogledajte viskozitet smjese u svakoj. Izvadite polimere iz epruveta (ako su

dovoljno očvrsli i uporedite njihove fizikalne karakteristike.


18

1.4 Linearni polimer

Sinteza epoksidnih smola (araldita)

6,5g smjese Na-bisfenola i 1g dietilentriamina grijati 30 minuta na temperaturi 50-60 °C

u plastičnoj čaši na vodenom kupatilu. Nastaje linearni polimer. Grijanjem na 60-80

°C u trajanju 1-2h

dolazi do umreženja. Različit stepen umreženja može se dobiti

miješanjem različitih dijelova linearnog i umreženog polimera uz zagrijavanje.


19

Odgovorite na slijedeća pitanja

1. Napišite strukturne formule monomernih jedinica slijedećih polimera:

a) polietilena c) teflona

b) polipropilena d) polistirena

2. Napišite reakciju nastajanja najlona-6,6.

3. Objasnite razliku između homopolimera i kopolimera?

4. Koja je razlika između adicione i kondenzacijske polimerizacije

5. Nabrojati nekoliko prirodnih i nekoliko sintetičkih polimera i objasniti razliku između njih.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


20

Veličina makromolekule

Sintetski polimer je uvijek polidisperzan sistem makromolekula. To je sistem makromolekula

različitog broja ponavljanih jedinica i stoga različitih molarnih masa. Samo su neki prirodni

polimeri monodisperzni, kao što su to male molekule. Zbog toga je potrebno polimere

karakterizirati pomoću nekih parametara:

__

a) Brojčana – prosječna molarna masa polimera Mn, nije definirana jednoznačno, jer ovisi o

eksperimentalnoj metodi kojom se određuje, a definira se kao uzorak koji se sastoji od N

polimernih molekula koje sadrže n1 molekula molarne mase M1, n2 molarne mase M2 itd.

Matematički se definiše na slijedeći način:

_

Brojčana-prosječna molarna masa je aritmetička sredina mase svih prisutnih molekula.

Određuje se mjerenjem koligativnih svojstava razrijeđenih polimernih otopina koja direktno

ovise o broju prisutnih molekula u otopini. Najvažnije su metode mjerenje osmotskog pritiska

pri difuziji kroz polupropusnu membranu i metode određivanja krajnjih grupa prisutnih u

makromolekuli.

__

b) Težinska – prosječna molarna masa polimera Mw eksperimentalno se češće određuje nego

Mn, a predstavlja doprinos masi svake pojedine grupe makromolekula u polimeru, niMi .

Ako je pretpostavljena molarna masa svih prisutnih molekula ΣniMi, tada maseni udjel svake

molekulske grupe iznosi:

__ __

Mw je uvijek veća od Mn, jer više utiče na veće molekule. Eksperimentalno se određuje

metodama mjerenja rasipanja svjetlosti odnosno sekundarnog zračenja na polimernim

molekulama u otopini, te mjerenjem brzine sedimentacije polimernih molekula

ultracentrifugiranjem.

__ __

c) Z-srednja vrijednost molarne mase polimera, Mz i Mz+1 pored broja i veličine čestica

uzima se u obzir i oblik čestica.

Određuje se mjerenjem sedimentacijske ravnoteže polimernih molekula ravnotežnim

ultracentrifugiranjem vrlo razrijeđenih polimernih otopina.

__

d) Srednja viskozna vrijednost relativne molarne mase, Mv dobije se metodama mjerenja

relativne viskoznosti polimernih rastvora prema izrazu:


21

Raspodjela molarnih masa procjenjuje polidisperznost uzorka, a dobije se na temelju

omjera masenog i brojčanog prosjeka molarnih masa.

_ _ _ _

Naime, za monodisperzne sisteme Mw ≅M n, dok je u polidisperznim sistemima Mw >Mn.

Što je razlika veća sistem je polidisperzniji. Svi sintetski polimeri su polidisperzni i za njih

vrijedi poredak:

_ _

Omjer Mw >Mn naziva se omjerom heterogenosti.

ZADACI

1. Podaci o veličini čestica polimera pokazuju slijedeću distribuciju molarnih masa:

Broj molekula Molekulska masa

(g/mol)

7 17 000

10 25 000

16 49 000

24 31 000

_ _

Izračunati Mn, Mw.

2. Polidisperzni sistem ima slijedeću distribuciju:


(g/mol)

1 73 000

2 60 000

3 30 000

5 10 000

_ _ _ _

Izračunati Mn, Mw, Mz, Mz+1, PDI.

3. Izračunajte maseni udio svake molekulske grupe nekog polimera x:


(g/mol)

3 8 000

7 12 320

10 40 000

15 42 000


22

Polimer

(koji ste sintetizirali na

vježbama)

Zapažanja tokom reakcije Karakteristike dobivenog

polimera (boja, čvrstoća)


23

Vježba 2: SINTEZA PROVODLJIVIH POLIMERA

Vodljivi polimeri su po svojoj strukturi dopirani polimeri s konjugiranim dvostrukim

vezama. Evolucija provodljivih polimera počela je 1975. godine, otkrićem linearno

konjugiranog organskog polimera, poliacetilena, od strane Shirakawa-e. Materijal je pokazao

metalne osobine (poboljšanje provodljivosti 9-13 redova veličine), a dobijen je oksidacijom

pomoću joda, što je bilo saopšteno dvije godine nakon njegovog otkrića. Ovo je podiglo

veliki val aktivnosti usmjerenih ka istraživanju, sintezi i karakterizaciji ove vrste materijala,

koji su također poznati pod nazivom „Sintetički metali“. Ovi novi materijali kombinuju

tipične osobine organskih polimera, kao što su mala gustoća, stabilnost pod vanjskim

uticajima, otpornost prema koroziji i niska cijena sinteze sa provodljivošću tipa metala.

Željene osobine ovih materijala mogu biti dobijene pomoću inženjerstva na molekulskom

nivou, modificirajući početne monomere.

Vodljivi polimer je visoko delokalizirani п – elektronski sistem sa naizmjenično

kombinovanim jednostrukim i dvostrukim vezama u osnovnoj mreži polimera. Π –

konjugaciju lanca polimera generiraju visoko energetski nabijene i energetski prazne

molekulske orbitale, formirajući sistem koji lahko može biti oksidiran ili reduciran. U većini

slučajeva ovi polimeri su izolatori u svojim neutralnim formama i postaju provodnici samo

poslije uvođenja elektron akceptora - donora pomoću procesa nazvanog „dopingovanje“.

Razlika između konvencionalnih i vodljivih polimera je ta što su kod konvencionalnih

polimera ponavljane jedinice povezane zasićenom hemijskom vezom, a za vodljive polimere

tipična je dvostruka veza.

Konvencionalni polimer Vodljivi polimeri

Green i Woodhead prvi su prikazali polianilin (PANI), kao lanac molekula anilina

povezanih po principu glava – rep u para položaju aromatskog prstena. Oni su za polianilin

rekli da ima linearno oktamernu strukturu. PANI, tipični polimer ima hemijski fleksibilne –

NH – grupe u polimernom lancu koji sa strana ima dva fenilna prstena. Različitosti u fizičko-

hemijskim osobinama PANI-a potiču od –NH– grupa. Razlika u sastavu aminskih i iminskih


24

segmenata stvara nekoliko oksidabilnih oblika ovog materijala, počev od potpuno

reduciranog leukoemeraldin-a do potpuno oksidiranog pernigranilin-a. Različite forme

PANI-a mogu biti pretvarane iz jedne u drugu jednostavnim redoks metodama. Između

nekoliko mogućih oksidabilnih formi, 50% oksidirana forma polianilina u obliku

emeraldinske soli pokazuje dobru provodljivost.

KOD EMERALDINSKE SOLI OBRNUT JE REDOSLIJED SLOVA n i i.

Sinteza polianilina (PANI) Postoje dvije osnovne metode za sintezu polianilina. Prva je direktna oksidacija anilina

hemijskim oksidansima, a drugi način je elektrooksidacija na inertnoj elektrodi.

PANI, tačnije rečeno emeraldinska so, može se lahko dobiti u obliku tamnozelene praškaste

tvari polimerizacijom anilina u vodenom rastvoru, koristeći oksidirajuća sredstva kao što su

amonijum peroksidisulfat, kalijum jodat, hidrogen peroksid, kalijum dihromat itd. Glavna

prednost hemijske sinteze polianilina je jednostavnost i mogućnost dobijanja velike količine

produkta. Reakcija se obično izvodi u kiselom mediju pri pH = 0 – 2. U slučaju da se želi

dobiti produkt velike molekulske mase, reakcija se treba izvoditi na nižim temperaturama

(-15 °C do 5 °C ).

Generalno kada se radi o hemijskoj sintezi polianilina, anilin se rastvori u vodi ili

vodenom rastvoru neke od kiselina, HCl, H2SO4, HClO4 itd., u željenoj koncentraciji i

termostatira na određenoj temperaturi. Polimerizacija započinje dodavanjem prethodno


25

termostatiranog rastvora oksidansa u rastvor anilina uz miješanje, a nakon određenog

vremena, u zavisnosti od temperature pri kojoj se polimerizacija odvija, nastaje polianilin u

formi emeraldinske soli (ES). Dobijeni produkt se filtrira, ispere vodom ili razblaženim

rastvorom kiseline, a onda nekim organskim rastvaračem i suši pod vakuumom u toku 48

sati. Poliemeraldinska baza (EB) može se dobiti ako se ES u praškastom obliku rastvori u

0,05 M NH4OH i drži tako 10-12 sati. Tamnoplavi prah EB se dalje ispira sa 0,05 M

NH4OH i suši pod vakuumom.

Mehanizam polimerizacije

Velik broj načina na koje se može pripremiti PANI uzrokuje to da se produkti dobijeni na

različite načine uveliko razlikuju po svojim osobinama. Mehanizam i kinetika formiranja

PANI se široko izučavaju radi identifikacije postojećih međustadija i prisutnih

međuprodukata. Ova saznanja su neophodna da bi se mogla objasniti korelacija između

mogućih mehanizama odvijanja reakcije i osobina dobijenih polimernih produkata. Opisani

mehanizmi polimerizacije anilina obično su praćeni elektrohemijskim metodama. Razni

mehanizmi polimerizacije i elektrohemijski aspekti nastajanja polianilina predstavljeni su od

strane različitih autora, u zavisnosti od procedure koja je korištena za sintezu PANI-a.

Najprihvaćeniji prvi korak mehanizma polimerizacije je stvaranje kationskih radikala koji su

stabilizirani rezonancijom, a predstavljeni su u sljedećoj shemi:

Shema 1. Nastajanje radikal kationa i njegova stabilizacija rezonancijom

Mohilner i saradnici su bili prvi koji su predvidjeli da se u kiselom mediju (H2SO4, pH =

2-5), oksidacija anilina odvija tako da se lanci polimera uglavnom vezuju u para položaju.

Iako vezivanje u para položaju nije jedino, vezivanje u orto položaju može voditi niskom

prinosu produkata. Prvi intermedijer u reakciji sklon je daljnjoj oksidaciji ili može

reagirati sa nekim slobodnim monomerom. Utemeljeno na rezultatima cikličke voltametrije,

Yang i Bard su zaključili da je dimer (p-aminodifenilamin) prvi intermedijerni produkt u

reakciji.


26

Shema 2 Formiranje p-aminodifenilamina od monomernih radikal kationa.

Sljedeći koraci u polimerizaciji p-aminodifenilamina odvijaju se vrlo brzo, a Mohilner i

saradnici su zaključili da se proces odvija tako što se formiraju tetrameri, a onda oktameri

čija polimerizacija u konačnici predstavlja strukturu emeraldina. Mehanizam polimerizacije

se karakterizira kao „autokatalitički“ zbog toga što se elektrooksidacija oligomera odvija na

manje pozitivnim potencijalima nego što je to potrebno za anilinske monomere. Takav

autokatalitički efekat je jedino moguć u vodenim rastvorima koji su dovoljno kiseli.


Hemikalije i reagensi Pribor

Anilin-hidrohlorid c = 0,05 M, 100 mL Čaša 400 mL Kalij-dihromat c = 0,025 M, 100 mL Odmjerni sudovi 100 mL x 2 HCl c = 1 ili 2 M, 250 mL Magnetna miješalica HNO3 konc. Buchnerov lijevak Pirol c = 0,043 M Stakleni štapić FeCl3 c = 0,1 M Menzura

Pripremiti rastvore anilin-hidrohlorida c = 0,05 M u odmjerni sud od 100 mL i rastvor kalij

dihromata c = 0,025 M sa 1 M HCl u odmjerni sud od 100 mL. U reakcionu čašu sipati 100

mL prethodno pripremljenog anilin-hidrohlorida i uključiti miješanje. Odmah zatim doda se

i 100 mL oksidansa i zabilježi vrijeme. Nakon jednosatnog miješanja, dobiveni polianilin

ostavi se da stoji 24 h, nakon čega se profiltrira kroz Buchnerov lijevak, ispira vodom i na

kraju kiselinom sa kojom su pravljeni početni rastvori. Vlažni polianilin se suši na zraku.


27

Sinteza polipirola

Polipirol je provodljivi polimer nastao vezivanjem pirolovih prstenova. Može se pripremiti

hemijski i elektrohemijski. Prva hemijski inicirana polimerizacija pirola opisana je 1888.

godine, a elektrohemijska 1957. Elektrohemijski i hemijski iniciranom polimerizacijom pirola

direktno se dobija dopiran, odnosno elektroprovodljivi polimer. Elektrohemijskom

polimerizacijom polipirola dobija se polipirol u obliku filma debljine 0,01 do 30 μm, čija

svojstva zavise od izbora rastvarača, elektrolita i gustine struje.

Slika 8 Struktura polipirola

Slika 9 Mehanizam nastanka polipirola

Polipirol se hemijski sintetizira u vodi (50 mL) miješanjem rastvora pirola (0,043 M) sa

oksidirajućim rastvorom FeCl3 (0,1 M). Sinteza se odvija na 5-7 °C. Rastvor pirola se čuva u

vodenom kupatilu prije dodatka FeCl3 (16,25 g). Molarni odnos između FeCl3/pirol = 2,3.

Pošto je reakcija egzotermna, FeCl3 se dodaje u manjim porcijama pri nižim temperaturama i

u atmosferi azota.

Slika 10 Rakcija sinteze polipirola u vodenom rastvoru sa FeCl3


28

Zadaci:

1. Izračunati koliko je potrebno otpipetirati anilina za pripremu 100 mL rastvora

koncentracije c = 0,05 mol/dm3.

2. Izračunati koliko je potrebno odvagati K2Cr2O7 za pripremu 100 mL rastvora


3. Izračunati koliko je potrebno otpipetirati pirola za pripremu 50 mL rastvora


4. Izračunati koliko je potrebno odvagati FeCl3 za pripremu 50 mL rastvora koncentracije

c = 0,1 mol/dm3.

NAPOMENA. Sav račun koji je potreban da se uradi vježba uraditi prije vježbe. Sve

rastvore za sintezu polianilina napraviti u HCl koncentracije koju odredi asistent.


29

Određivanje molekulske mase

Broj ponavljajućih jedinica u nekoj polimernoj molekuli naziva se stepen polimerizacije

(DP, eng. degree of polymerization). Umnožak DP i molekulske mase ponavljane jedinice

(M0), jednak je molekulskoj masi polimerne molekule nM:

Jedna od metoda određivanja molekulskih masa polimera jeste i metoda sedimentacije u

ultracentrifugi. Matematički se definira na slijedeći način:

gdje je:

ZADACI

1. Ponavljajuća jedinica polipropilena ima molekulsku masu M0 = 3Ar(C) + 6xAr(H) =

3x12,01 g/mol + 6 x 1,008 g/mol = 42,08 g/mol. Izračunati stepen polimerizacije ako je

srednja molekulska masa Mn = 33040 g/mol.

2. Izračunati molekulsku masu ponavljajuće jedinice kopolimera ako je stepen polimerizacije

4425, a srednja brojčana molekulska masa tog kopolimera 350 000 g/mol.

3. Na 20 °C katalaza ima koeficijent sedimentacije s = 11,3 x 10 -13

s. Gustoća vode je 0,998

g/mL, specifični parcijalni volumen 0,715 mL/g, a molekulska masa 2,36 x 105

g/mol.

Izračunati koeficijent difuzije.

4. Albumin ljudskog seruma ima koeficijent sedimentacije 4,60 x 10-13

s, koeficijent difuzije

6,10 x 10-7

cm2/s, specifični parcijalni volumen 0,733 mL/g. Gustoća je 0,998 g/mL.

Izračunati molekulsku masu albumina.


30

Izvještaj

Polimer koji ste

sintetizirali

Zapažanja tokom reakcije sinteze polimera


31

Vježba br 3: SINTEZA RAYON-A PRVOG SINTETIČKOG VLAKNA

Rayon je regenerirano celulozno vlakno. Nastao je iz prirodnog polimera (celuloze), ali ne

spada ni u prava sintetička vlakna, a ni u prirodna. Za njega se može reći da je polusintetičko

ili vještačko vlakno. U tekstilnoj industriji poznat je pod imenom viskozni rayon ili vještačka

svila.


Hemikalije i reagensi Pribor i oprema

Bakarsulfat pentahidrat (CuSO4 x 5H2O) Erlenmajerova tikvica 250 mL x 2

Natrij-hidroksid (NaOH) Čaša 200 mL, 400 mL

Amonij-hidroksid (NH4OH) koncentrirani Pipeta 10 mL

1,6 M sulfatna kiselina (H2SO4) Vakuum pumpa

Filter papir (kao izvor celuloze) Magnetna miješalica

U čaši od 200 mL rastvoriti 2,5 g CuSO4 x 5 H2O u 10 mL vode. U drugoj čaši rastvoriti 0,8

g NaOH u 20 mL destilirane vode i ohladiti pripremljeni rastvor NaOH na ledenom kupatilu.

Pomiješati hladni rastvor NaOH sa rastvorom CuSO4. Nastali želatinozni precipitat Cu(OH)2

odvojiti filtriranjem i isprati tri puta sa po 10 mL destilovane vode. U Erlenmayerovu

tikvicu od 250 mL odmjeriti 10 mL koncentriranog NH4OH i dodati prethodno dobiveni

Cu(OH)2, te izvagani i isitnjeni filter papir. Erlenmayerovu tikvicu staviti na magnetnu

miješalicu i miješati dok se sav filter papir ne otopi (oko 30 min). U slučaju da je nastala vrlo

gusta smjesa, dodati par kapi koncentriranog NH4OH. U drugu Erlenmayerovu tikvicu od

250 mL sipati oko 50 mL 1,6 M H2SO4. Pomoću pasterove pipete prenijeti dobivenu smjesu

iz prve Erlenmajerove tikvice i lagano staklenim štapićem nastalo vlakno potopiti u kiselinu.

Kada nastalo vlakno dobije bijelu boju, višak kiseline dekantirati u odvod. Isprati

vlakno nekoliko puta sa vodom i ostaviti da se osuši do slijedećeg puta. Kada je vlakno suho,

izvagati njegovu masu.


32

Određivanje molekulske mase makromolekula-nastavak

Jedna od metoda određivanja molekulskih masa jeste pomoću elektroforeze. Elektroforetska

pokretljivost se definira na slijedeći način:

gdje je:

ZADACI

1. Relativna elektroforetska pokretljivost nekoliko protein–SDS kompleksa na

poliakrilamidnom gelu je:

Protein Molekulska masa

(g/mol)

Elektroforetska

pokretljivost log (M. mase)

A 17 200 0,95 4,24

B 29 000 0,73 4,46

C 33 300 0,82 4,52

D 40 000 0,59 4,60

E 49 000 0,50 4,69

Grafičkim putem (logaritam molarne mase prema elektroforetskoj pokretljivosti) odredite

molekulsku masu proteina X ako je njegova elektroforetska pokretljivost 0,60.

2. Na pH = 6,5 elektroforetska pokretljivost proteina A je 2,23 * 10-5

cm2/sV, a proteina B

2,63 * 10-5

cm2/sV. Izračunati koliko je potrebno vremena da se razdvoje ova dva proteina za

1,0 cm ako je gradijent potencijala 5,0 V/cm.


33

Izvještaj

Vlakno koje ste

sintetizirali

Zapažanja tokom reakcije sinteze vlakna


34

Vježba br 4: PRIREĐIVANJE NITRATA CELULOZE (NITROCELULOZA)

Primjera za prirodne polimere ima mnogo, jer imaju ključnu ulogu u gotovo svim

biološkim procesima. Tako su poznati prirodni polimeri npr. proteini, nukleinske kiseline,

zatim kaučuk (poliizopren) i celuloza (polisaharid) koji ujedno imaju i veliku

primjenu. U pogledu industrijskih materijala, među prirodnim polimerima najvažnija su

vlakna biljnog i životinjskog porijekla (celuloza, vuna, svila).

Celuloza je polimerna supstanca, nastala vezivanjem monomernih jedinica β-D-glukoze.

Slika 11 Struktura celuloze

Iz strukture je vidljivo da velika molekula celuloze u svakoj svojoj monomernoj jedinici ima

još tri slobodne hidroksilne grupe (OH). Poznato je da je ova funkcionalna grupa hemijski

reaktivna. Njeno prisustvo u celulozi izaziva higroskopnost celuloze. To brzo vezivanje vode

na celulozu posljedica je formiranja vodikovih veza između vode i –OH grupa celuloze.

Bez obzira na ovaj fenomen, celuloza se u vodi ne otapa.

Ester celuloze i nitratne kiseline tj. celulozni-nitrat u praksi je poznat kao nitroceluloza.

Celuloza sa nitratnom kiselinom formira različite oblike hidratnih jedinjenja, ukoliko je

koncentracija nitratne kiseline ispod 60%. Sa jačom kiselinom počinje reakcija nastajanja

čistih estera tako da sa pušljivom nitratnom kiselinom prinos nitroestera iznosi 95%.

Slika 12 Struktura nitroceluloze

Nitroceluloza je vrlo zapaljiva komponenta koja nastaje nitriranjem celuloze

koncentriranom nitratnom kiselinom uz sulfatnu kiselinu ili pak nekim drugim

nitratnim reagensom (npr. sulfatna kiselina i kalij-nitrat).


35

Proces koristi nitratnu kiselinu da preobrazi celulozu u nitrocelulozu i vodu:

3nHNO3 + (C6H7O2(OH)3)n→ (C6H7(NO2)3O5)n + 3H2O

Sulfatna kiselina prisutna je kao katalizator, veže vodu koja nastaje u toku

reakcije, povećava napon para nitratne kiseline i izaziva jako bubrenje celuloze, što

omogućava prodiranje molekula HNO3 unutar vlakna. Reakcija je prvog reda i odvija

se elektrofilnom supstitucijom na C-OH centre celuloze.

Upotreba

Nitrocelulozne membrane ili papir koriste se za imobilizaciju nukleinskih kiselina u

Southern blots (metod koji se koristi u molekularnoj biologiji pri sekvencioniranju DNA)

i Northern blots, kao i za imobilizaciju proteina u Western blots (analitička tehnika

koja se koristi za detekciju specifičnih proteina u uzorcima tkiva). Ova tehnika

koristi gel elektroforezu za razdvajanje nativnih od denaturiranih proteina na osnovu

dužine lanca polipeptida ili na osnovu trodimenzionalne (3-D) strukture proteina.

Proteini prelaze na membranu koja je od nitroceluloze gdje se detektuju korištenjem

specifičnih antitijela za ciljani protein. Nitroceluloza se također koristi u dijagnostičkim

imuno-testovima. Za praktičnu primjenu nitroceluloze od velikog značaja su stepen

nitriranja i viskoznost njenog rastvora koja je funkcija molekulske mase, odnosno stepena

polimerizacije. Stepen nitriranja najčešće se izražava kroz sadržaj nitrogena, a od toga

zavisi i primjena nitroceluloze. Tabela 1 Primjena nitroceluloze u zavisnosti od sadržaja azota

Sadržaj azota Primjena Rastvarači

10,7-11,2 Plastične mase Etanol 11,2-11,7 Lakovi Metanol, aceton, eter-alkohol 11,8-12,3 Lakovi, filmovi, ljepila Metanol, aceton, eter-alkohol 12,0-13,5 Bezdimni barut Aceton


36



Koncentrirana H2SO4 Čaša od 400 ml

Koncentrirana HNO3 Pipeta od 5 mL i 10 mL

Aceton CH3COCH3 Filter papir

Vata Fen

Destilirana voda Stakleni štapić

Rezorcinol Sahatno staklo

Difenilamin 1% u H2SO4

U čašu od 400 mL pripremiti smjesu za nitriranje tako što ćete otpipetirati 10 mL

konc. H2SO4 i 5 mL konc. HNO3. Kada se smjesa ohladi, dodati prethodno odvagano 0,5 g

vate i potopiti je. Nakon tri minute miješanja dekantirati smjesu kiselina u odvod, a zatim

dobro isprati preparat vodom. Nakon ispiranja dobivenu nitrocelulozu prvo sušiti

presovanjem (između dva filter papira), a zatim fenom.

Otapanje celuloze

Nitroceluloza se otapa u organskim rastvaračima, prije svega u acetonu, te u smjesi

alkohol-eter. Zbog toga što su rastvori koloidne prirode, nitroceluloza, koja se regenerira

iz ovih rastvora često se naziva kolodijum. U prisustvu viših ketona gradi adicione spojeve,

pa iz tog razloga ima važnu ulogu kao omekšivač pri preradi celuloze.

Dokazivanje nitroceluloze

1. Rastvoriti nekoliko komadića nitroceluloze u konc. H2SO4 i dodati par kristalića

rezorcinola. Kao rezultat prisustva nitroceluloze nastaje prvo tamno crveno, a nakon

par minuta plavo-ljubičasto obojenje.

2. Mali komadić nitroceluloze staviti u rastvor 1% difenilamina u H2SO4 u epruveti. Kao

rezultat prisustva nitroceluloze razvija se tamnoplava boja.


37

Odgovorite na slijedeća pitanja:

1. Zašto se prilikom sinteze nitroceluloze koristi H2SO4?

2. Koju upotrebu ima nitroceluloza?

3. U slučaju da se pri sintezi nitroceluloze koristi smjesa za nitriranje (HNO3/H2SO4) sa

većim udjelom acetatne kiseline, kakva nitroceluloza bi nastala?

________________________________________________________________

________________________________________________________________

ZADACI

1. Odrediti minimalnu molekulsku masu proteina koji sadrži 0,8% cisteina.

2. Ceruloplazmin je protein u krvnoj plazmi koji sadrži 0,33% bakra po težini. Izračunati:

a) minimalnu molekulsku masu

b) Stvarna molekulska masa ceruloplazmina je 150 000 g/mol. Koliko atoma bakra

sadrži svaka molekula proteina?

3. Odrediti minimalnu molekulsku masu proteina koji sadrži 0,5% metionina.


38

Rezultati vježbe :


39

Vježba br. 5: SINTEZA CELULOZNOG ACETATA

Reakcijom anhidrida acetatne kiseline sa celulozom u prisustvu katalizatora (H2SO4,

ZnCl2, HClO4) nastaju esteri celuloze – acetilceluloza ili pravilnije celulozni acetat.

(C6H7O2(OH)3)n+ 3n(CH3CO)2O → (C6H7O2(OCOCH3))n + 3nCH3COOH

Slika 13 Struktura acetatne celuloze

Acetatna kiselina, a i njen anhidrid predstavljaju slabe reagense za celulozu, jer ne mogu

da prodru u kristalična područja celuloze. Međutim, katalizatori kao npr. sulfatna kiselina,

kao i još neki elektroliti formiraju sa celulozom adicione spojeve, pri čemu dolazi do

bubrenja. U tako razorene kristalične strukture prodire anhidrid, pri čemu dolazi do

acetiliranja.

Osobine celuloznog acetata određene su uglavnom stepenom zamjene i u znatnoj mjeri

stepenom polimerizacije. Stepen zamjene utiče na hemijske osobine, rastvorljivost i na

sposobnost kristalizacije. Triacetat celuloze primjenjuje se za izradu elektroizolacionih

folija i filmova za fotografske svrhe. Djelimično osapunjeni triacetat sa 59,5-60,5%-tnim

sadržajem vezane acetatne kiseline, koristi se kao polimerni materijal, koji ne gori, te u

izvjesnim slučajevima uspješno zamjenjuje celulozni nitrat. Za proizvodnju acetatne svile i

lakova primjenjuje se samo sekundarni acetat, koji sadrži 50 -56% vezane acetatne kiseline.

Primjena celuloznih acetata uglavnom obuhvata ona područja, gdje se koristi i

nitroceluloza.


40

Eksperimentalni dio

Hemikalije i reagensi Pribor i orema

Glacijalna acetatna kiselina Balon ravnog dna sa šlifovanim čepom od 50 i 100 mL

Koncentrirana H2SO4 Čaša od 250 mL

Acet-anhidrid Čaša od 400 mL

Dihlormetan Stakleni štapić

Metanol Električni rešo

Destilirana voda

Procedura:

a) Acetiliranje celuloze

U Erlenmeyerovu tikvicu sa šlifovanim čepom od 100 mL potopi se u smjesu od 10 mL

glacijalne acetatne kiseline i 4 kapi sulfatne kiseline, 0,25 g vate ili isjeckanog filter

papira. Sadržaj tikvice se intenzivno miješa u toku 20-30 minuta. Nakon toga, u tikvicu

se doda smjesa od 10 mL 95% acet-anhidrida i 4 mL glacijalne acetatne kiseline. Tikvica

se zatvori i postavi na vodeno kupatilo na 50 °C. Celuloza se razlaže u toku 15 minuta, a

reakcija se završava nakon dodatnih 15 minuta.

Ovo je tzv ˝primarni rastvor˝.

b) Pripremanje triacetat-celuloze

12,5 mL 80% acetatne kiseline dodavati lagano uz miješanje u primarni rastvor u cilju

uklanjanja zaostalog anhidrida acetatne kiseline. Rastvor se čuva na 60 °C još 15 minuta na

vodenom kupatilu i prebacuje u čašu od 400 mL. U manjim porcijama uz miješanje dodati 80

mL destilirane vode. Nakon što je dodana sva voda, triacetat-celuloze pojavljuje se kao

bijeli prah. Produkt se filtrira iz razrijeđene acetatne kiseline, ispira sa još 200 mL vode do

neutralne reakcije. Triacetat-celuloze se suši u sušnici na 105 °C. Produkt je topljiv u

dihlormetanu/metanolu (9:1), ali nije topljiv u acetonu.


41

Pitanja i zadaci:

1. Koliki volumen koncentrirane acetatne kiseline treba otpipetirati za pripremu 12,5 mL 80

% acetatne kiseline?

2. Zašto se upotrebljava celuloza-acetat?

Rezultati vježbe:

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________


42

Vježba br. 6: SINTEZA NATRIJ-KARBOKSIMETIL CELULOZE

Natrij-karboksimetil celuloza je najvažniji komercijalni eter celuloze. Sintetizira se reakcijom

celuloze sa monohloracetatnom kiselinom ili natrij-monohloracetatom u prisustvu NaOH.

Sinteza se odvija u dva koraka.

U prvom koraku celuloza se tretira sa NaOH u prisustvu nekog inertnog rastvarača koji

omogućava ulazak NaOH u strukturu celuloze. Ovaj korak se odvija na sobnoj temperaturi, jer

temperatura pri kojoj se odvija sinteza utiče na kvalitet krajnjeg produkta. Takva alkalna

celuloza može reagirati sa monohloracetatnom kiselinom ili njenom soli (natrijmonohlor

acetatna kiselina, drugi korak sinteze). Ovaj dio sinteze provodi se na temperaturi oko 70 °C u

vodenom mediju.

C6H7O2(OH)3 x NaOH + ClCH2COONa C6H7O2(OH)2OCH2COONa + NaCl + H2O

Istovremeno sa ovom reakcijom se dešava i sporedna reakcija saponifikacije natrijumove soli

monohlorsirćetne kiseline i baze:

ClCH2COONa + NaOH HOCH2COONa + NaCl

R = H ili CH2COONa

Slika 14 Skraćeni prikaz strukture natrijkarboksimetilceluloze

Karboksimetil celuloza je tvrda bijela ili žućkasta materija, bez mirisa, u obliku vlakana ili

praha. Budući da ima niz dobrih osobina kao što su: hidrofilni karakter, visoka viskoznost

razblaženh rastvora, lako obrazuje folije, nije otrovna danas je teško naći oblast industrije u

kojoj se ne primjenjuje.

Eksperimentani dio


Celuloza Erlenmeyerova tikvica

NaOH 5 % Menzura

2-propanol Magnetna miješalica

Natrij-monohloracetat ili monohloracetatna kiselina Vodeno kupatilo

HCl 1M Buchnerov lijevak


43

U Erlenmeyerovu tikvicu nasuti 1 g celuloze, 4 mL 5% NaOH i 20 mL 2-propanola. Tikvicu

postaviti na magnetnu miješalicu. Celuloza se alkalizira na sobnoj temperaturi u toku jednog

sata. Nakon što se celuloza alkalizirala doda se 1,5 g monohloracetatne kiseline ili natrij-

monohloracetata. Tikvica se stavi na vodeno kupatilo i temperatura kupatila održava na 60 °C

(tikvica je uronjena u vodeno kupatilo koje se nalazi na miješalici) u toku 3 sata. Nakon toga,

se u tikvicu dodaje 4 mL smjese 2-propanol + 1 M HCl (1:1). Talog koji nastane profiltrirati

kroz Buchnerov lijevak i isprati višak kiseline sa dosta destilirane vode do neutralne reakcije.

Ostatak nakon filtriranja se ostavi da se osuši na zraku nekoliko dana.

Određivanje molekulske mase preko unutrašnjeg viskoziteta

Molarna masa polimera povezana je sa viskoznošću polimerne otopine preko unutrašnje

viskoznosti [η], Mark-Houwinkovom jednačinom:

KM

gdje je M molarna masa polimera, a K i α su empirijske konstante koje ovise o vrsti polimera i

otapala. Vrijednost α zavisi od oblika ili geometrije polimera: α = 0 za molekule sfernog

(kružnog) oblika, α = 0,5 za spiralne (uvijene) i α 1,8 za linearne (vlaknaste) polimere.

1. Izračunati konstantu K za molekulu hemoglobina koja ima oblik spirale ako

eksperimentalno izmjeren unutrašnji viskozitet iznosi 19 mL/g. Molarna masa molekule

hemoglobina je 64 450 g/mol.

2. Unutrašnji viskozitet polistirena u benzenu na 25 °C je 5,27 dL/g, a 1,39 dL/g u smjesi

metanol-toluen. Izračunajte molekulsku masu polistirena (u oba sistema) uzimajući da je

K = 9,71 x 10-5

i = 0,74 za benzen, a K = 8,81 x 10-4

i = 0,5 za smjesu metanol-

toluen.

Rezultati vježbe :


44

Vježba br. 7: PRAĆENJE PROCESA HETEROGENE DIMERIZACIJE

UREE I GLUKOZE KRIOSKOPSKOM METODOM

Braun chemistry – bavi se fenomenima zacrnjenja nekih hranjivih tvari pri izlaganju

povišenoj temperaturi. Kao primjer mogu se navesti reakcije karbohidrata ili lipida sa

spojevima koji imaju NH2 grupu. Jedan od najjednostavnijih primjera je reakcija uree

i glukoze na povišenoj temperaturi, a jedan od načina da se utvrdi da dolazi do reakcije pri

tim uslovima je određivanje tačke ledišta produkta nastalog izlaganjem reakcione smjese

povišenoj temperaturi različito vrijeme. Za ovu vježbu nije potrebno mjerenje tog vremena,

jer se može određivati temperatura ledišta svijetlo smeđeg produkta (koji se dobije na

samom početku grijanja), smeđeg, te crnog produkta koji se dobije dužim grijanjem.



Urea Porculanska zdjelica Glukoza monohidrat Stakleni štapić Destilirana voda Električni rešo Kuhinjska so Čaša od 50 mL Led Aparatura za krioskopiju

1. Potrebno je istaliti prethodno odvaganih 6 g uree u porculanskoj zdjelici (preko

azbestne mrežice);

2. Zatim uz miješanje dodavati na talinu prethodno odvaganih 18 g glukoze;

3. Kada se uoče promjene boje (svijetlo žuta boja) reakcione smjese prestati zagrijavati i

skloniti porculansku zdjelicu na hladnu azbestnu mrežicu;

4. Staklenim štapićem prenijeti u prethodno izvaganu malu čašu 5 g produkta i dodati

20 mL destilirane vode;

5. Kada se smjesa rastvorila u vodi prebaciti je u staklenu posudu za mjerenje tačke

ledišta i ubaciti termometar;

6. Staklenu posudu sa smjesom ubaciti u plastičnu posudu u kojoj se nalazi smjesa

leda, vode i soli;

7. Kružnim pokretima miješati staklenu posudu sa sadržajem u smjesi leda i vode;

8. Kada počnu da se stvaraju kristali očitati temperaturu ledišta;

9. Ostatak smjese u porculanskoj zdjelici zagrijavati do svjetlo smeđe boje i cijeli postupak

ponoviti;

10. Kada se izmjeri i druga tačka ledišta, ostatak smjese ponovo zagrijavati do tamno-

smeđe boje i ponoviti postupak mjerenja, a na kraju ostatak smjese zagrijati do crne

boje i izmjeriti tačku ledišta.

Također odrediti temperaturu ledišta slijedećih smjesa A i B:

1. Pomiješati prethodno izvagano 1,8 g glukoze + 0,6 g uree i sve otopiti u 20 mL

destilirane vode;

2. Izmjeriti tačku ledišta dobivene smjese A;


45

3. Isti postupak uraditi i za prethodno izvagano 3,6 g glukoze + 1,2 g uree otopljeno u 20

mL destilirane vode. Izmjeriti tačku ledišta dobivene smjese B.


1. Koliku masu glukoza-monohidrata treba odvagati ako je potrebno 18 g glukoze?

2. Koliku masu glukoza-monohidrata treba odvagati za smjesu A ako je potrebno 1,8 g

glukoze?

3. Koliku masu glukoza-monohidrata treba odvagati za smjesu B ako je potrebno 3,6 g

glukoze?

4. Izračunati ukupne molalitete smjesa A i B.


46

Rezultati vježbe :

Tačke ledišta:

1.

2.

3.

4.

Tačke ledišta smjesa A i B:

A.

B.


47

Vježba br. 8: FLOKULACIJA MAGNETOKOLOIDA

Koloidi (ili koloidne disperzije, koloidni rastvori, sistemi) su smjese kod kojih

dispergovane čestice imaju veličinu 1 -102

nm. Koloidni rastvori prema veličini čestica se

nalaze između pravih rastvora i grubo disperznih sistema. Izraz koloid je u hemiju uveo

engleski naučnik Thomas Graham, od grčke riječi kόlla koja znači tutkalo. Koloidi se

stabiliziraju zahvaljujući prisustvu električnog naboja na površini čestica i sloju

molekula rastvarača. Svaki koloid se sastoji od dva dijela: koloidne čestice i disperznog

sredstva. Disperzno sredstvo je supstanca u kojoj je koloidna čestica raspršena. Npr., u

mutnoj vodi koloidne čestice su sitni pijesak, a disperzno sredstvo je voda u kojoj su

čestice raspršene. Zbog toga se razlikuju liofobni koloidi (koji se ne obavijaju molekulama

rastvarača) i liofilni koloidi (obavijeni molekulama rastvarača). Ako je rastvarač

(disperzno sredstvo) voda, nazivaju se hidrofobni i hidrofilni koloidi. Koloidi mogu

nastati gotovo iz svih kombinacija gasa, tečnosti i čvrste tvari.


Hemikalije i reagensi: Pribor i oprema:

FeCl3 x 6H2O Čaša od 100 i 250 mL FeSO4 x 7H2O Menzura od 50 ili 100 mL Destilirana voda Pipeta od 1 i 10 mL Celulozni prah Lijevak Rastvor amonijaka Stakleni štapić Erlenmeyerova tikvica od 100 mL

Otopiti 4,84 g FeCl3 x 6H2O u 20 mL vode u čaši, kao i 2,48 g FeSO4 x 7H2O također u 20

mL vode u drugoj čaši. Pomiješati rastvore i upariti na polovinu početnog volumena. Nakon

toga, razrijediti sa 50 mL destilirane vode i dodati 1 g celuloznog praha, promiješati, ostaviti

da se talog slegne i profiltrirati. U Erlenmeyerovoj tikvici pripremiti 1 0 mL 2,5 %

vodenog rastvora amonijaka, tome dodati vlažnu celulozu (talog koji je zaostao na filter

papiru) i dobro izmiješati. Dobije se mrko obojeni magnetit, koji se hvata na magnet sa

vanjske strane tikvice.

Disperzno sredstvo

Dispergovani u gasu

Dispergovani u tečnosti

Dispergovani u čvrstom

Gas (mjehurići) Nije moguće Pjena: gazirani sok,

umućeno bjelance Čvrsta pjena : gips

Tečnost (kapi)

Magla: izmaglica, oblaci, sprej za kosu

Emulzija: mlijeko, krv, majoneza Puter, sir

Čvrsto Dim: prašina, industrijski dim

Soli i gelovi: želatin, rastvor škroba

Čvrsto: obojeno staklo, porcelan


48

1. Koliki volumen treba otpipetirati za pripremu 10 mL 2,5 % NH4OH?

Rezultati vježbe :


49

Vježba br. 9: IZOLACIJA DNA

Nukleinske kiseline su velika grupa prirodnih polimera. One sadrže podatke kako

organizam treba biti konstruisan i kako treba da funkcionira. U jezgri svake ćelije sadržane

su potrebne informacije u obliku polimerne molekule koja se zove

dezoksiribonukleinska kiselina (DNA). DNA se sastoji od dva komplementarna lanca,

međusobno povezana vodikovim vezama u dvostruku zavojnicu (spiralu). Dijelovi tog

lanca se kopiraju kao ribonukleinska kiselina (RNA). Nukleinske kiseline su velike

molekule s relativnom molekulskom masom oko 109. Hidrolizom nukleinskih kiselina

dobivaju se tri komponente: monosaharidi, heterociklične azotne baze i fosfat.

Monosaharidi koji ulaze u sastav nukleinskih kiselina (NK) su D-riboza (u RNA) ili 2-

deoksi-D-riboza (u DNA). Obje NK sadrže šećer u furanoznom obliku.

Baze koje ulaze u sastav nukleinskih kiselina su heterociklički aromatski amini. Prema

osnovnom spoju od kojeg se odvode, purinu ili pirimidinu, nazivaju se purinske (adenin i

gvanin) i pirimidinske (citozin, timin i uracil) baze.


50

Nukleozidi su spojevi koji sadrže purinsku ili pirimidinsku bazu vezanu N-β-glikozidnom

vezom na D-ribofuranozu ili 2-deoksi-D-ribozu. Glikozidna veza se stvara između

anomernog C1'-ugljikovog atoma riboze ili deoksiriboze i N1-atoma pirimidinske baze,

odnosno N9- atoma purinske baze.

Nukleotidi su esteri nukleozida esterificirani fosfornom kiselinom. Na molekuli riboze

imaju tri –OH grupe koje se mogu esterificirati i to u 2', 3' i 5' položaju. Nukleotidi su

najčešće nukleozid-5'-fosfati. Ribonukleotidi sadrže ribozu, a kao baze pojavljuju se

adenin, gvanin, citozin i uracil. Deoksiribonukleotidi sadrže šećer deoksiribozu, koja

nema –OH grupu na C2'-atomu. Kao baze u tim nukleotidima dolaze adenin, gvanin,

citozin i timin.


51

Prema tome, DNA nije jednostavna nego složena molekula koja se pojavljuje u formi

dva duga lanca nukleotida, čiji su parovi baza povezani vodikovim vezama. Molekularni

biolozi i biohemičari istražuju što je moguće više DNA biljaka i životinja.

Eksperimentalni dio

Hemikalije i reagensi: Pribor i oprema:

Zeleni grašak, 100 g (svjež ili zaleđen) Tarionik

Kuhinjska so, Čaša od 100 i 250 mL

100 mL hladne vode Epruveta (veća)

Tekući deterdžent za pranje suđa Cjediljka ili gaza

Sok od ananasa Magnetna miješalica

2-propanol Erlenmeyerova tikvica od 250 mL

Menzura od 100 mL

Oko 100 g graška stavi se u tarionik, doda so i oko 100 mL vode u porcijama u toku

gnječenja. Zelenu otopinu graška profiltrirati kroz cjediljku ili gazu u čašu od 250 mL. Nakon

toga, dodati malo tekućeg deterdženta i miješati na magnetnoj miješalici 5 minuta. Dobro

izmiješanu smjesu preliti u epruvetu da zauzme manje od jedne trećine epruvete. U to dodati

jednak volumen soka od ananasa i lagano protresti nekoliko puta. Smjesu ostaviti da stoji par

minuta, a zatim lagano dodavati hladni etanol, tako da se ne miješa sa donjim slojem i ostaviti

epruvetu u led. Za nekoliko minuta u gornji sloj etanola pojavit će se nitaste nakupine DNA.

Izolirana DNA se može čuvati u alkoholu.

Umjesto graška može se uzeti i jabuka, banana, krompir, jagoda itd.

Objašnjenje:

Deterdžent se dodaje da bi se uklonile stanične membrane, kao i membrane stanične jezgre.

Nakon uklanjanja staničnih membrana, DNA sa proteinima ostaje u otopini. Stanične

membrane su građene od lipida između kojih su ugrađeni glikoproteini.

U soku ananasa (kao i u nekim drugim tvarima) postoje spojevi koji djeluju kao enzimi.

Enzimi su proteini koji kataliziraju hemijske reakcije u živim sistemima (biokatalizatori).

DNA u jezgri je omotana oko proteina koji enzim svojim djelovanjem odstrani. Nakon

djelovanja enzima u otopini ostaju proteini, ugljikohidrati i DNA koja se ekstrahira u etanol.


52


1. Koji rastvarač se koristi za izolaciju DNA i zašto?

2. Zašto se dodaje sok od ananasa i šta se još može koristiti?

3. Zašto je na kraju eksperimenta potrebno hladiti smjesu u epruveti?

4. Zašto se dodaje so?

5. Zašto se dodaje deterdžent?

6. Prosječno rastojanje između zavoja α-heliksa je 5,4 Å. Pretpostavljajući da se ova

vrijednost može primijeniti i na ljudsku vlas koja raste 0,6 inca/mjesec (PRETVORITI inc U

cm), koliko zavoja α-heliks napravi svake sekunde.

Centrifuga - ugaona brzina i centrifugalno ubrzanje

Centrifugalna sila koja djeluje na otopljenu česticu mase m je mω2r, gdje je ω ugaona brzina

rotora u radijanima po sekundi (rad/s), a r udaljenost od centra rotacije do čestice.

Centrifugalno ubrzanje rotora (a) je ω2r. Da bi preveli ugaonu brzinu izraženu u radijanima/s

koristimo se slijedećom matematičkom formulom:

Ponekad se ugaona brzina ω data kao obrtaji/min izražava u g-ovima. Da bismo izrazili

ugaono ubrzanje u g-ovima koristimo se slijedećom formulom:

G = 0,00001118 * r * (obrtaji/min)2

r – udaljenost od centra rotacije


53

ZADACI

1. Pri radu ultracentrifuga radi na 60 000 obrtaja/min. Izračunati ugaonu brzinu ω u

radijanima/s. (r = 1)

2. Izračunati centrifugalno ubrzanje a na mjestu udaljenom 7,4 cm od centra rotacije, ako je ω

= 6280 rad/s.

3. Ultracentrifuga radi na 50 000 obrtaja/min. Izračunati koliko je to ˝g˝-ova ako je r = 7 cm..

Rezultati vježbe:


54

LITERATURA

1. Adamić, K., (1979), Struktura i svojstva polimera, Društvo plastičara i gumaraca, Zagreb

2. Braun, D., Cherdron, H., Rehahn ,M., Ritter H. i Vo B.(2005), Polymer synthesis: Theory

and practice, Fundamentals, Methods, Experiments. Springer

3. Chang R., (2005) PHYSICAL CHEMISTRY for the Biosciences. WILLIAMS COLLEGE.

University Science Books; Sausalito, California; str. 599-635

4. Ebewele, R. O., (2000), Polymer science and technology, CRC Press

5. Ilišković, N., 1(992), Organska hemijska tehnologija, Svjetlost, Zavod za udžbenike i

nastavna sredstva, Sarajevo.

6. Kovačić, T., (2010), Struktura i svojstva polimera, Sveučilište u Splitu, Kemijsko

tehnološki fakultet, Split

7. Sun, S.T. (2004), Physical chemistry of macromolecules – Basic principles and issues,

John Wiley and Sons

8. Španiček Đ., Ćurković, L., (2005), Materijali I (autorizirana predavanja), Sveučilište u

Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb

Documents

HEMIJA MAKROMOLEKULA - newton.pmf.unsa.banewton.pmf.unsa.ba/hemija/kohbh/predmeti/1-III/hemija_makromolekul… · HEMIJA MAKROMOLEKULA-laboratorijske vježbe 4 Vježba 1: SINTEZA