Zadanie 25.2 – Wzór półstrukturalny (grupowy) poli(kwasu mlekowego) PLA
-
Krok 1: Przypomnienie budowy monomeru – kwasu mlekowego
Kwas mlekowy (kwas 2-hydroksypropanowy) ma wzór półstrukturalny:
$$\text{CH}_3\text{-CH(OH)-COOH}$$
Cząsteczka kwasu mlekowego zawiera dwie grupy funkcyjne umożliwiające polikondensację:
- grupę hydroksylową $\text{-OH}$ (przy drugim węglu)
- grupę karboksylową $\text{-COOH}$ (przy pierwszym węglu)
-
Krok 2: Określenie rodzaju reakcji polimeryzacji
PLA powstaje w reakcji polikondensacji (kondensacyjnej polimeryzacji). Grupy $\text{-OH}$ jednej cząsteczki reagują z grupami $\text{-COOH}$ kolejnej cząsteczki, z wydzieleniem wody ($\text{H}_2\text{O}$), tworząc wiązanie estrowe $\text{-COO-}$.
Schemat tworzenia wiązania estrowego:
$$\text{-COOH} + \text{HO-} \longrightarrow \text{-COO-} + \text{H}_2\text{O}$$
-
Krok 3: Wyznaczenie jednostki powtarzalnej
Po utworzeniu wiązania estrowego między kolejnymi monomerami, jednostka powtarzalna pochodzi z jednej cząsteczki kwasu mlekowego po odłączeniu $\text{H}_2\text{O}$:
$$\text{CH}_3\text{-CH(OH)-COOH} \xrightarrow{-\text{H}_2\text{O}} \left[\text{-CH(CH}_3\text{)-COO-}\right]_n$$
Jednostka powtarzalna to: $\text{-CH(CH}_3\text{)-COO-}$
-
Krok 4: Zapis wzoru półstrukturalnego PLA
Wzór półstrukturalny (grupowy) poli(kwasu mlekowego) zapisujemy, umieszczając jednostkę powtarzalną w nawiasie z indeksem $n$:
Wynik końcowy:
$$\left[\text{-CH(CH}_3\text{)-COO-}\right]_n$$
lub równoważnie w zapisie półstrukturalnym:
$$\left[\text{-CH(CH}_3\text{)-C(=O)-O-}\right]_n$$
Co można zapisać również jako:
$$\underbrace{\left[\vphantom{\dfrac{1}{1}}\text{ -CH(CH}_3\text{)-COO- }\right]_n}_{\text{poli(kwas mlekowy), PLA}}$$
Podsumowanie: Wzór półstrukturalny PLA to $\left[\text{-CH(CH}_3\text{)-COO-}\right]_n$. Łańcuch polimerowy zbudowany jest z jednostek powtarzalnych połączonych wiązaniami estrowymi, powstałymi w wyniku kondensacji grup hydroksylowych i karboksylowych kwasu mlekowego.