Mis on põgenenud polümerisatsioon?

Põgenenud polümerisatsioon on potentsiaalselt ohtlik reaktsioon, mille käigus keemilised tooted moodustuvad liigse kiirusega, tekitades kuumuse, mis võib põhjustada plahvatuse või muid ohte. Kuna polümerisatsioon on paljude sünteetiliste materjalide valmistamiseks hädavajalik protsess, võtavad keemikud kasutusele strateegiad ohutute reaktsioonide säilitamiseks ja põgenenud polümerisatsiooni vältimiseks.

Enamik plastikuid ja paljud bioloogilised molekulid kuuluvad keemiliste ühendite klassi, mida nimetatakse polümeerideks - pidevalt korduvad samade keemiliste üksuste pikad ahelad. Iga ahela üksus on molekul, mida nimetatakse monomeeriks. Näiteks on polüstüreen polümeer, mis koosneb paljudest omavahel ühendatud stüreenimolekulidest. Sellisel juhul on monomeeriks stüreen.

To plastikuid tegema, keemiline protsess võtab monomeerainest mahuti ja kombineerib selle teiste polümeerimisprotsessi algatavate kemikaalidega. Reaktsiooni käigus ühenduvad monomeerid, mis on tavaliselt iseenesest stabiilsed. Monomeerimolekulid kleepuvad korduvate ahelatena kokku, moodustades polümeere, ja jätkuvad seni, kuni anumas algavad kemikaalid või saadaolevad monomeerid otsa saavad. Saadud polümeer omandab sellised omadused nagu tugevus ja elastsus, millest algsel monomeeril puuduvad.

Mõned polümerisatsioonireaktsioonid on eksotermilised - see tähendab, et nad annavad soojust. Ideaalis on kogu toodetav soojus väike ja hajub kahjutult reaktsioonianumasse. Kuid kui tegemist on suure koguse monomeeriga ja kui reaktsioon on tugevalt eksotermiline, võivad monomeerid liituda liiga kiiresti. Selle tagajärjel tekib reaktsioonianumas liigne kuumus ja rõhk, mis sulatab seadme või põhjustab plahvatuse.

Keemiainsenerid kasutavad põgenenud polümerisatsiooni vältimiseks mitmesuguseid meetodeid. Seadmed võivad sisaldada segamisseadmeid, mis aitavad lagundada piirkondi, kus reaktsioonikiirus on liiga suur, ja hajutada soojust läbi segu. Keemik võib reaktsiooni tahtlikult aeglustamiseks lisada ühendeid, mida nimetatakse inhibiitoriteks, hoides kiirust madalamal kui see põgeneb. Nad lisavad ka avariiseadmed, mis avanevad automaatselt, kui reaktsioonirõhk ületab ohutu väärtuse. Need komponendid takistavad reaktsioonianuma vägivaldse jõuga plahvatamist.