Kaj je pobegla polimerizacija?

Pobegla polimerizacija je potencialno nevarna reakcija, pri kateri kemični proizvodi nastajajo s prekomerno hitrostjo in proizvajajo toploto, ki lahko povzroči eksplozijo ali druge nevarnosti. Ker je polimerizacija bistven postopek za izdelavo številnih sintetičnih materialov, kemiki sprejemajo strategije za ohranjanje varnih reakcij in izogibanje pobegnjeni polimerizaciji.

Večina plastike in veliko bioloških molekul spada v skupino kemijskih spojin, imenovanih polimeri - dolge verige istih kemijskih enot, ki se nenehno ponavljajo. Vsaka enota v verigi je molekula, imenovana monomer. Polistiren je na primer polimer, sestavljen iz številnih molekul stirena, povezanih med seboj. V tem primeru je stiren monomer.

Za izdelujejo plastiko, kemični postopek vzame posodo z monomero in jo kombinira z drugimi kemikalijami, ki sprožijo postopek polimerizacije. Med reakcijo se monomeri, ki so običajno stabilni sami po sebi, povežejo. Monomerne molekule se držijo v ponavljajočih se verigah, tvorijo polimere in nadaljujejo, dokler v posodi ne zmanjka iniciatorskih kemikalij ali razpoložljivih monomerov. Nastali polimer dobi lastnosti, kot sta trdnost in elastičnost, ki jim primanjkuje prvotnega monomera.

Nekatere reakcije polimerizacije so eksotermne - kar pomeni, da oddajajo toploto. V idealnem primeru je celotna proizvedena toplota majhna in se neškodljivo odvaja v reakcijsko posodo. Če gre za veliko količino monomera in če je reakcija močno eksotermna, se lahko monomeri prehitro kombinirajo. Posledično se v reakcijski posodi kopiči prekomerna toplota in tlak, ki stali opremo ali povzroči eksplozijo.

Kemijski inženirji uporabljajo različne metode za preprečevanje ubežne polimerizacije. Oprema lahko vključuje mešalne naprave, ki pomagajo razbiti območja, kjer je reakcijska hitrost prevelika, in odvajajo toploto skozi mešanico. Kemik lahko doda spojine, imenovane zaviralci, da namerno upočasni reakcijo, pri čemer ohranja hitrost pod točko, pri kateri pobegne. Dodajo tudi zasilne naprave, ki se samodejno odprejo, če reakcijski tlak preseže varno vrednost. Te komponente preprečujejo, da bi reakcijska posoda z močno silo eksplodirala.