Od DNA do inteligentnej plasteliny, zróżnicowany świat polimerów - Jan Mattingly

Pełna lekcja: http://ed.ted.com/lessons/from-dna-to-silly-putty-the-diverse-world-of-polymers-jan-mattingly

Składamy się z polimerów, tak samo jak drzewa, telefony i zabawki. Polimer to długi łańcuch identycznych molekułów (lub monomerów) o licznych przydatnych właściwościach, takich jak twardość lub giętkość, i jak się okazuje, nie możemy bez nich żyć. Są polimery naturalne, jak DNA, i sztuczne, na przykład plastik, inteligentna plastelina i styropian.
Jan Mattingly wyjaśnia, jak polimery zmieniły świat.
Prelekcja: Jan Mattingly, animacja: TED-Ed.

Co mają wspólnego jedwab, DNA,

drewno, balony i inteligentna plastelina?

Są polimerami.

Polimery są dla nas tak ważne,

że nie da się wyobrazić bez nich świata.

Czym one w sumie są?

Polimery to duże molekuły

złożone z małych jednostek - monomerów,

połączonych ze sobą jak wagoniki pociągu.

Poli znaczy wiele,

mono znaczy jeden,

a mer, czy też mero, oznacza części.

Wiele polimerów powstaje przez powtarzanie

w kółko tego samego monomeru,

niektóre składają się z dwóch monomerów

ułożonych we wzory.

Wszystkie żywe organizmy
składają się z polimerów.

Niektóre molekuły organiczne w organizmach

są małe i proste,

mając tylko jedną grupę funkcyjną.

Inne, szczególnie te
odpowiadające ze strukturę,

albo gromadzące informacje genetyczne,

to makromolekuły.

Często te makromolekuły to polimery.

Na przykład, złożone węglowodany

to polimery cukrów prostych,

proteiny to polimery aminokwasów,

a kwasy nukleinowe, DNA i RNA,

które zawierają kod genetyczny,

to polimery nukleotydów.

Drzewa i rośliny są zbudowane

z polimerowej celulozy.

To ta twarda część kory i łodygi.

Pióra, futro, włosy i paznokcie

są zrobione z protein keratyny,

także polimeru.

To nie wszystko.

Czy wiesz, że egzoszkielet

najliczniejszego typu
w królestwie zwierząt,

stawonogów,

są zrobione z polimerów chityny?

Polimery tworzą też podstawę

syntetycznych włókien, gumy i plastiku.

Wszystkie polimery syntetyczne
uzyskuje się z ropy naftowej

i przetwarza w reakcjach chemicznych.

Dwie najczęstsze reakcje

wykorzystywane do produkcji polimerów

to addycja i kondensacja.

W reakcjach addycji

monomery łączą się tworząc polimer.

Proces zaczyna się od wolnego rodnika,

czyli niesparowanego elektronu.

Wolny rodnik atakuje i zrywa wiązania,

tworząc jednocześnie nowe.

Ten proces powtarza się w kółko,

tworząc łańcuchowy polimer.

W reakcji kondensacji

mały molekuł, taki jak woda,

powstaje w wyniku
wydłużającej łańcuch reakcji.

Pierwsze polimery syntetyczne

stworzono przypadkiem,

jako produkt uboczny różnych
reakcji chemicznych.

Sądząc, że są bezużyteczne,

chemicy ignorowali je.

Dopiero niejaki Leo Baekeland

uznał, że ten rzekomo nieprzydatny produkt

nie jest w cale taki bezużyteczny.

Jego praca zaowocowała plastikiem,

który mógł być bez końca formowany

przy użyciu ciśnienia
i wysokich temperatur.

Stąd nazwa plastiku,

polioksybenzylometylenoglikoloanhydrat,

bardzo chwytliwa nazwa,

spece od reklamy nazwali go bakelitem.

Z bakelitu tworzono telefony, zabawki

i izolację urządzeń elektrycznych.

Wraz z jego odkryciem w 1907

przemysł plastyczny eksplodował.

Inny popularny polimer,
inteligentną plastelinę,

też wynaleziono przez przypadek.

Podczas II Wojny Światowej

USA rozpaczliwie potrzebowało

syntetycznej gumy dla żołnierzy.

Grupa chemików w General Electric

próbowała stworzyć taką,

ale wyszła im lepka, miękka maź.

Nie była dobrym substytutem gumy,

ale miała dziwną właściwość:

była niesamowicie sprężysta.

Tak powstała inteligentna plastelina!

Polimery syntetyczne zmieniły świat.

Tylko spójrzcie.

Czy wyobrażacie sobie przeżycie dnia

bez używania plastiku?

Ale nie wszystkie polimery są dobre.

Styropian składa się ze styrenu,

który uznała za rakotwórczy

Agencja Ochrony Środowiska (EPA).

Przy produkcji styropianu

albo przy jego rozkładzie w oceanie,

do środowiska dostaje się
toksyczny styren.

Na dodatek plastik tworzony

przez addycję reakcji polimeryzacyjnych,

taki jak styropian, reklamówki i PCV

są budowane tak, żeby nie pękać
i konserwować jedzenie,

ale to oznacza,

że nie rozłożą się w środowisku.

Miliony ton plastiku

trafia na wysypiska co roku.

Plastik nie rozkłada się,

tylko pęka na coraz mniejsze kawałki,

wpływając na życie morskie

i ostatecznie wracając do ludzi.

Polimery mogą być miękkie lub twarde,

giętkie lub solidne,

kruche lub mocne.

Duża różnica pomiędzy nimi

oznacza, że mogą tworzyć

niesamowicie zróżnicowane substancje,

od DNA po nylonowe rajstopy.

Polimery są tak przydatne,

że polegamy na nich każdego dnia.

Niektóre jednak zaśmiecają

nasze oceany, miasta, czy ujęcia wody,

a ich wpływ na nasze zdrowie

dopiero zaczynamy rozumieć.