synteza poliwinylopirolidonu (PVP)
PVP jest rozpuszczalnym w wodzie polimerem, który rozpuszcza się również w innych rozpuszczalnikach polarnych. W suchych warunkach jest to biały pęcherzy proszek, który pochłania wilgoć. Z roztworu łatwo formuje folie, które zostały wykorzystane do powlekania. PVP jest stosowany jako spoiwa do formułowania tabletek farmaceutycznych, do nawilżania różnych produktów do higieny osobistej, jako dodatki do żywności i kleje itp. Został on również zastosowany jako doskonały środek blokujący w analizie Southern blot (technika biologii molekularnej stosowana do wykrywania specyficznej sekwencji DNA w próbkach DNA). PVP jest syntetyzowany w reakcji polimeryzacji wolnych rodników, począwszy od monomeru winylopirolidonu (VP), przy użyciu inicjatora wolnych rodników, takiego jak Azobisizobutyronitryl (Aibn).
Schemat 1: Reakcja syntezy poliwinylopirolidonu
materiały i oprzyrządowanie
-
dwie butelki 20 ml z zakrętkami
-
dwa mieszadła
-
dwie kolby wolumetryczne
-
dwie zlewki 100 ml
-
gogle ochronne
-
zestaw łyżek pomiarowych (wielokrotnego użytku)
-
pudełko z ważeniem papieru
-
pudełko rękawiczek
-
równowaga
-
dwie maszyny mieszające
-
ręczniki papierowe do sprzątanie
-
jedna butelka wody destylowanej
VP i AIBN zostały zakupione od Sigmy Aldrich. Porównując wydajność reakcji, eksperymenty te przeprowadza się w kuchence mikrofalowej, a także na płycie grzewczej.
procedury eksperymentalne
dwie butelki (20 ml) zawierające od sześciu do ośmiu mg inicjatora wolnych rodników, 2,2′-Azobisizobutyronitryl (Aibn), 2 ml winylopirolidonu (VP) i 2 ml wody mieszano przez około 20 minut w temperaturze pokojowej w celu rozpuszczenia całego aibn w wodzie. Jedną próbkę umieszcza się w kuchence mikrofalowej i reakcję prowadzi się przez 3 minuty i tworzy się polimer. Druga próbka została umieszczona w gorącej płycie z maksymalną mocą. Polimer powstał w 13 min. Zdjęcia materiałów wyjściowych i produktów przedstawiono na rysunku 3. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli. Oszczędność netto energii była dość oczywista.
VP (materiały wyjściowe)
AIBN (inicjator) PVP (produkt końcowy)
Rysunek 5. Zdjęcia początkowych reagentów i produktu końcowego.
wynik &dyskusja:
tworzenie białych galaretowatych ciał stałych wskazywało na zakończenie reakcji polimeryzacji. Po wyschnięciu tworzy białe płatki, które łatwo absorbują wilgoć atmosferyczną.
Tabela 2. Energia zużywana do syntezy PVP różnymi metodami ogrzewania
|
urządzenie grzewcze |
Czas (min) |
Moc znamionowa (kJ / min) |
rzeczywiste zużycie energii (KJ) |
|
kuchenka mikrofalowa |
3 |
51.0 |
72 |
|
płyta grzewcza |
13 |
51.9 |
396 |
dlatego procent energii zaoszczędzonej przez kuchenkę mikrofalową w stosunku do konwencjonalnego piekarnika wynosi,