일반화학실험 - 나일론 합성

나일론 합성

1.Introduction
목표: 최초의 합성 고분자였던 나일론의 합성을 통하여 고분자의 특성을 이해한다.
핵심개념: 중합 반응, 고분자 합성
관련개념: 작용기, 단량체, 중합체, 계면 화학

2.Principle Theory
일반적으로 많은 수의 단량체인 소단위체들이 반복적으로 결합된 분자를 고분자 또는 거대분자라고 한다. 보통 수백 개에서 수십만 개의 원자들이 공유결합으로 연결된 복잡한 구조의 분자를 말한다.
이런 고분자는 자연에도 다양한 형태로 존재한다. 식물 세포의 벽은 셀룰로스 라고 하는 3000개 이상의 글루코스라는 탄수화물이 복잡하게 연결된 분자로 되어 있고, 단백질은 수천 또는 수만 개의 아미노산이 연결된 것이다. 유전 정보를 전달해주는 DNA도 염기 분자들 사이의 수소 결합으로 이중 나선 구조라는 독특한 모양을 유지하는 고분자이다.
인공적으로 합성된 고분자가 본격적으로 개발되기 시작한 것은 1930년대부터였다. 고분자는 분자의 양쪽에 다른 분자와 공유 결합을 할 수 있는 작용기를 가진 단량체들을 반복적으로 결합시키는 중합 반응으로 만들어지는 중합체이다. 효소에 의하여 철저하게 조절되는 생체 반응에서 만들어지는 천연 고분자와는 달리 인공적으로 합성된 고분자들은 분자의 크기와 모양이 일정하지 않고 상당한 분포를 갖는 경우가 많다. 따라서 합성 과정을 조절해서 몰질량과 모양이 일정한 고분자를 만들어내는 것이 고분자 합성의 핵심이 된다.
지금까지의 합성 고분자는 대부분의 경우에 탄소를 중심으로 하는 유기 고분자가 대부분이었다. 나일론과 같은 합성 섬유와 “비닐”이라고 흔히 부르는 폴리에틸렌 등이 모두 그런 유기 고분자의 예이다. 유기 고분자의 탄소 수가 많아지면 일반적으로 고분자가 딱딱해지는 경향이 있어서 가공이 힘들어진다. 그런 경우에는 소량의 가소제를 첨가하여 고분자의 물리적 특성을 향상시키기도 한다.
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