1. Hyrje

Polimeri (polymer) është një molekulë e madhe ( makromolekulë) e përbërë nga nësitë strukturore të përsëritura. Këto subnjësi janë të lidhura në mënyrë tipike nga lidhje kimike kovalente.

Makromolekula është një molekulë e madhe e krijuar zakonisht nga një formë polimerizimi.

Në biokimi, termi është aplikuar në katër biopolimere konvencionale ( acidet nukleike, proteinat, karbohidratet, lipoidet) si dhe te molekulat jo-polimerike me masë të madhe molekulare të tilla si makrociklet. Në kimin polimerike, njësia strukturore është një bllok ndërtimi i një zinxhiri polimeri. Ajo është rezultat i një monomeri, i cili ka qenë i polimerizur në një zinxhir të gjatë.

Molekulat përbërëse nga të cilat janë formuar makromolekulat quhen monomeve ( mono= e vetme, meros=pjesë). Edhe pse termi polimer është marrë ndonjëherë për t’iu referuar plastikës, ai në fakt përfshinë një gamë të madhe të materialeve natyrale dhe sintetike me një shumëllojshmëri të gjerë të vetive. Për shkak të një game të jashtëzakonshme të vetive të materialeve polimerike, ato luajnë një rol thelbësor kudo në jetën e përditshme. Ky rol fillon nga plastika e njohur sintetike dhe elastomeret deri te biopolimeret natyrale si acidet nukleike dhe proteinat të cilat janë të domosdoshme për jetesë. Materialet natyrore polimere si goma natyrale është përdorur shekuj me radhë. Një shumëllojshmëri e polimerive të tjera natyrore ekzistojnë të tilla si celuloza, e cila është përbërësi kryesor i drurit dhe letrës. Lista e polimereve sintetike përfshinë gomën sintetike, bakelitin, najlonin, PVC, plastikën, polietilenin, polipropilenin, poliakrilnitrilin, PVB, silikonin dhe shumë të tjerë.

2. Atomi dhe struktura atomike

Atomi është njësia bazë e materies që përbëhet nga një bërthamë e dendur qendrore e rrethuar nga një re elektronesh me ngarkesë negative. Materia (substanca), përbehet prej elementeve kimike dhe lidhjeve të tyre. Të gjitha lidhjet mund të zbërthehen në elemente të cilat më tutje nuk mund të zbërthehen me kurrfarë mjetesh kimike. Thërrmijat (grimcat) më imëta të materies të cilat i ruajnë vetitë karakteristike të elementit kimik dhe të cilat më tutje nuk mund të zbërthehen janë atomet (diametri i atomit është përafërsisht 1 Angström= 10 -10 m) , i cili përbëhet prej tri lloj të grimcave subatomike figura 1.1: p-protonet+

e-elektronet-

n-neutronet, pa ngarkesë Protonet dhe neutronet së bashku e përbëjnë bërthamën(nukleus-in) e atomit, deri sa pjesën e jashtme të atomit e përbëjnë elektronet.

Figura 1.1. Struktura e atomit

Elektronin e ka zbuluar në vitin1897 Joseph J. Thomson-i. Eshtë i elektrizuar me ngarkesë negative. Masa

e tij është ~1/2000 pjesë e masës së protonit. Protonin e ka zbuluar më 1919 Ernest Rutherford-i. Eshtë pjesë përbërse e bërthamës së atomit, i

elektrizuar me ngarkesë pozitive. Masa e tij është ~2000 herë më emadhe se elektronit. Neutronin e ka identifikuar më 1932 James Chadwick-u. Eshtë pjesa e dytë e bërthamës. Nuk ka ngarkese elektrike. Masa e tij është përafërt me masën e protonit figura 1.2.

Fig. 1.2 Pjesët përbërëse të atomit John Dalton është i njohur mirë për punën e tij pioniere në zhvillimin e teorisë moderne atomike.. Më 1913 Niels Bohr-i ofron konceptin modern të modelit të atomit. Sipas teorisë planetare të Bohr-it, elektronet rrotullohen rreth bërthamës në rrugë të ndryshme imagjinare të quajtura orbita (trajektore). Në vitin 1926 Erwin Schrödinger-i, modelin e Bohr-it e zëvëndësoi me luspat hapësinore-retë elektronike, e cila mund të ketë më shumë shtresa (nivele). Kjo dotë thotë se një luspë mund të ketë elektrone të shpëërndara në shtresa të ndryshmë gjegj. orbitale, figura 1.3.

Figura 1.3. Modelet e atomeve

Fig. 1.4.Modeli i atomit sipas Schrödinger-it

Fig. 1.5. Pamja e luspave hapësinore nëpër të cila lëvizin elektronet

Elektronet janë thërrmija të cilat sillen rreth bërthamës së atomit ngjashëm me Tokën, e cila rrotullohet rreth aksit vetanak dhe njëkohësisht sillet rreth Diellit. Ky rrotullim, sikur edhe ai të cilin e bëjnë planetët, realizohet në vazhdimësi dhe me një renditje të përsosur nëpër rrugët(trajektoret) të cilat i quajmë orbite (luspa) . Të bëjmë krahasimin në mes të madhësisë së elektronit dhe atomit: Nëse e zmadhojmë atomin deri në madhësinë e Tokës atëherë elektroni do të arrinte madhësinë e mollës. Figura 6.

Fig.6 Sistemi Solar

Atomi ka numër të njejt të protoneve dhe elektroneve, dhe çdo elektron bartë ngarkesë elektrike negative (-) elektrike, e cila është e barabartë me atë pozitive (+) të cilën e bartë çdo proton dhe kështu atomi bëhet elektrikisht neutal. Ngarkesën elektrike të cilën e bartin ato, i obligon elektronet që tu nënshtrohen ligjeve të fizikes. Njëri prej ligjeve të njohura të fizikës:” Ngarkesat elektrike me ngarkesë të njejt debohen, ndërsa të kundërt tërhiqen mes vedi”. Figura 7.

Figura 1.7.

Studimet që janë kryer nga fizikanët 40 vjetet e fundit, që kanë të bëjnë me fizikën e thërrmijave, kanë zbuluar se protonet dhe neutronet që përbëjnë atomin në fakt formohen nga grimca elementare (sub thërrmija) të materies të quajtura "quark". Figura 1.8. Dimensionet e kuarqeve që formojnë protonin, janë është aq të vogla sa që e tejkalojnë aftësinë e imagjinatës njerëzore: 10 -18 m.

Fig. 1.8. Një proton, i përbërë nga dy “u-up” dhe një “d-down” kuarqeve

Elektronet janë grimcat më të imta, madhësia e të cilëve sillet rreth 10-18 m. Figura 1.9.

Fig. 1.9 Madhesia e atomit

Numri atomik (Z) e tregon numrin e protoneve (grimcave me ngarkesë elektrike pozitive) në bërthamën e atomit dhe te atomi neutral është i barabartë edhe me numrin e elektroneve në mjegullnajën e elektrizuar. Çdo element ka numrin e vet karakteristik atomik Z, i cili i përcakton vetitë kimike të elementit, prandaj numri atomik e përcakton edhe vet elementin. Numrat atomik të elementeve, prej hidrogjenit (H), i cili e ka numrin atomik 1, deri te Meitneriumi (Mt), i cili e ka numrin atomik 109 jepen në sistemin periodik të elementeve. Figura 1.10.

Fig. 1.10 Sistemi periodik i elementeve

Atomet e llojeve të ndryshme formohen me kombinimin e ndryshëm të numrit të protoneve, neutroneve dhe elektroneve figura 1.11.

Fig. 1.11 Atomi i hidrogjenit dhe karbonit Masa e tërësishme e të gjitha grimcave paraqet masën atomike. Masa atomike relative është numër i cili fitohet duke u krahasuar me masën e një atomi tjetër, gjegjësisht me pjesën e masës së atomit i cili është përvetësuar për standard. Sot, si si standard shfytëzohet 1/12 e maës së karbonit C12. Masa atomike relative tregon se sa here është më e madhe masa atomit të caktuar se 1/12 e masës së atomit C12. Njësia bazë për sasinë e materies është moli. Moli është sasia e materies e cila përmbanë po at numër të grimcave sa ka atome të karbonit në 12 g të izotpit C12. Ky numer është gjithëmonë 6,023x1023 dhe njihet si numri i Avogadrit

Atomi më i thjeshtë, atomi i hidrogjenit përbëhet nga një proton dhe nje elektron, prandaj e ka numrin atomik 1. Hidrogjeni është materja më e lehtë që e njohim, në hidrogjenin e lëngët do të fundosej bile edhe tapa figura 1.12. Elementet kimike të cilat dallohen për nga numri i neutroneve, ndërsa kanë numër të njejt të protoneve njihen si izotope të elementit të caktuar. Izotopet kimikisht sillen plotësisht njësoj por dallohen vetëm sipas vetive fizike. Masat e izotopeve janë të ndryshme. Kështu psh. izotopi stabil C12 ka 6 protone dhe 6 neutrone, ndërsa karboni radioaktiv C14 ka 6 protone dhe 8 neutrone figura 1.13.

Fig. 1.12

Fig.1.13 Elektronet qarkullojnë vetëm në luspat elektronike. Ekzistojnë 7 luspa elektronike. Secila luspë elektronike ka një nivel të caktuar energjie e cila varet nga distance e luspës nga bërthama. Sa më afër bërthamës që të ndodhet luspa elektronike, elektronet e saj do të kenë energji më të vogël, ndërsa sa më larg nga bërthama, elektronet e saj do të kenë më shumë energji. Secila luspë (orbitë) ka edhe “nënluspat” (orbitalet), në kuadër të të cilave lëvizin pandërprerë elektronet e asaj luspe. Elektroni duhet të pranoj energji të jashtme që të mund të lëvizi ndërmjet luspave. Burimi i kësaj energjie është “fotoni” figura 1.14.

Fig. 1.14 Orbitat dhe orbitalet e atomit

Fig. 1.15 Fotonet

Drita e cila vjen nga Dielli në Tokë shpërndahet në formë të thërrmijave të fotoneve. Këto thërrmija të fotoneve, të përhapura gjithë andej Tokës i godasin atomet e materies. Fotonet nuk munden të shkojnë larg brenda atomit, ato godasin elektronet që qarkullojnë për rreth të bërthamës, të cilat e absorbojnë energjinë e këtyre fotoneve dhe kështu arrijnë në luspën tjetër me nivel energjie më të lartë. Këto elektrone, përsëri kthehen në luspën paraprake duke e liruar fotone me energji të caktuar. Fotonet të cilat i emitojnë elektronet e përcaktojnë edhe ngjyrën e atij mjeti figura 1.15. Numri i përgjithshëm i nukleoneve gjegjësisht i protoneve dhe neutroneve jep numrin e masës A (masës atomike relative ) të elementit p.sh atomi i uranit ( Z 92 ) me masë atomike relative A=238 përbëhet prej 92 protoneve dhe 146 neutroneve. Për atomet elektrikisht neutrale numri i elektroneve është i barabartë me numrin e protoneve ,pra i barabartë me numrin Z. Elektronet qarkullojnë rreth bërthamës së atomit nëpër rrugë të caktuara rrethore gjegjësisht eliptike të cilat rrjedhin sipas luspave energjetike (shtresave energjetike) K,L,M,N,O,P dhe Q masat e të cilave i përgjigjen katrorëve të numrave të plotë gjegjësisht 12 ,22 ,32… Numri i elektroneve në këto 7 luspa, i cili asnjëherë nuk ndryshon, përcaktohet me formulën 2n2 ku shkronja n – numri i luspës elektronike: Luspa K L M N O P Q Nr. max. i elektron. 2 8 16 32 50 72 98 Me elektrone janë të mbushura plotësisht vetëm luspat K,L,M dhe N Elementet natyrore në të shumtën e rasteve përbëhen prej përzierjes së përhershme të izotopeve të tyre. Vetëm 22 elemente natyrore përbëhen prej vetëm një izotopi si që janë flori,alumini,fosfori,kobalti . Joni (ion) është një atom ose molekulë në të cilin numri i përgjithshëm i i elektroneve nuk është i barabartë me me numrin e përgjithshëm të protoneve, duke i dhënë atij një ngarkesë neto pozitive ose negative. Joni negativ ( anion-i) është një jon me më shume elektrone se protone, në anën tjetër, joni pozitiv ( cation-i) është një jon, i cili ka më pak elektrone se protone. Përveç elementeve të cilat formojnë vetëm katione ose anione ekzistojnë elemente të cilat në kushte të caktuara formojnë njërin ose tjetrin atom. 2.1. Lidhjet kimike

2.1.1 Lidhjet atomike (kovalente) formohen mes atomeve të lidhura. Elektronet e përbashkëta të më shumë atomeve e formojnë molekulën dhe atë prej më të thjeshtave dy atomike e deri ato shumë të mëdha qindra dhe mija atomike. Lidhjet me lidhje atomi (ndërtim molekularë) përfshijnë proporcionalisht numrin më të vogël të lidhjeve inorganike; veçanërisht janë të rëndësishme lidhjet organike.

a) Lidhjet inorganike me lidhje atomike janë: -kryesisht materiet e gazta (me pike të ultë të vlimit) p.sh elementet jo të lidhura H2 , O2 ,N2 oksidet dhe hidratet e palidhura (CO2 ,SO2 ,NH3 , N2S ), - lidhjet e jometaleve (SCl2 ,P ,Cl3 ).

-materiet e llojit të diamantit me pike lartë të vlimit me lidhje të fortë atomike, p.sh. diamanti. b) Lidhjet organike përbëhen prej molekulave të vogla p.sh. shumë të thjeshta të karbonit dhe hidrogjenit (CH4,C2H6) deri te ato shumë të mëdha . Me rritjen e numrit të atomeve në molekule këto materie prej gjendjes së gaztë kalojnë në të lëngët e më vonë në gjendje të ngurtë dhe nuk e përçojnë elektricitetin.

2. 1.2 Lidhjet jonike (heteropolare, elektrovalente), formohen në mes metaleve dhe jometaleve në atë mënyrë që atomet e metaleve japin elektronet e jashtme (valente) dhe kështu shndërrohen në jone positive - katione ,ndërsa atomet e jo metaleve i pranojnë këto elektrone të jashtme dhe shndërrohen në jone negative – anione . Në gjendjen e gaztë ose të lëngët jonet pozitive dhe negative lëvizin në mënyrë të lirë. Lidhjet jonike janë karakteristike për oksidet e metaleve p.sh. Na20 dhe hidratet p.sh. NaOH e posaçërisht për kripërat, të cilat janë në lidhje pozitive e metaleve dhe negative e jometaleve. Kripërat kanë pike të lartë të vlimit prandaj paraqesin elektrolit të vërtetë. Janë përçues të elektricitetit në gjendje të lëngët ku bartës të ngarkesës elektrike janë jonet.

2.1.3 .Lidhjet metalike, formohen në mes atomeve të metaleve, me rrjetat kristalore, atomet janë ato të cilat i formojnë të gjitha metalet dhe ato japin elektrone valente-pozitive që qarkullojnë në mes tyre në rrjetën kristalore në mënyrë të lirë. Lidhjet metalike janë karakteristikë për të gjitha metalet dhe përbërit e tyre të cilat karakterizohen me përçueshmëri të elektricitetit dhe nxehtësisë si dhe fortësi dhe përpunueshmëri ( mundësia e formësimit –deformimit plastik, farkëtimit ).

2.2. Hidratet Janë lidhje binare të hidrogjenit me metale dhe jometale. Hidratet mund të jenë në tri gjendjet agregate. H2 – hidrogjeni H2O -uji NH3 – amoniaku HF – hidriksidi i florit H2O2 – peroksidi i hidrogjenit HCl – hidroksidi i klorit HBr –hidroksidi i bromit H3P – hidroksidi i fosforit etj. H2N – ceniumi etj.

2.3. Oksidet Janë lidhjet binare të oksigjenit. Gjatë oksidimit gjegjësisht bashkimit të elementeve me oksigjen lirohet nxehtësia. Oksidet mund të jenë në tri gjendjet agregate. Sipas numrit të atomeve të oksigjenit në molekule oksidet mund të jenë: -monoksidet-oksidet me një atom të oksigjenit CO -dioksidet-oksidet me dy atome të oksigjenit CO2 -trioksidet –oksidet me tri atome të oksigjenit -tetraoksidi – Fe3O4

-pentaoksidi- P205

2.4. Karbitet Janë lidhje binare të karbonit me metalet dhe jo metalet të borit dhe siliciumit. Karbitet janë në gjendje të ngurt dhe shumë të forta me pikë të lartë të shkrirjes ( prej 3500 0C – 5500 0C ). Karboni është grafiti dhe diamanti. Grafiti pikën e shkrirjes e ka 4380 0C kurse diamanti e ka 3500 0C . B4C – karbiti i borit ndryshe quhet guri retifikues. Si C – karbiti i silicit ndryshe quhet karborund. Fe3C – cementiti. ËC – karbiti i volframit Ë2C –karbiti i volframit } - metalet e forta Ti C –karbiti i titanit

2.5 Nitratet Janë lidhjet binare të azotit me metalet, ndërsa me jo metalet kryesisht me borin N2 – azoti (- 198,50 0C ).

2.6. Thartirat Thartirat janë materie, molekulat e të cilave lehtë i lirojnë protonet. Thartirat janë tretje të lëngshme të bashkëdyzimit (lidhjes) të hidrogjenit me halogjenë ose jo metale tjera (thartirat pa oksigjen) ose shkaktohen gjatë reaksioneve të oksideve të jometaleve me ujin. P.sh.:

Thartirat pa oksigjen Acidi florhidrik HF, acidi klorhidrik HCl, acidi bromhidrik HBr, acidi jod hidrik HJ, acidi sulfurhidrik H2S etj.

Thartirat me oksigjen Acidi karbonik H2CO3 (CO2 +H2O H2CO3 ) Acidi sulfuror H2SO3 ( SO2 +H2OH2SO3 ) Acidi sulfurik H2SO4 (SO3 + H2O H2SO4 ) Acidi nitrik HNO3 (N2O5 + H2O 2HNO5 ) Acidi fosforik H3PO4 ( P2O5 +3H2O 2H3PO4 ) Përbërësi kryesorë i të gjitha acideve është hidrogjeni i cili në tretje është jon me ngarkesë pozitive H+ derisa pjesa e acidit është atom me ngarkesë negative .

2.7. Bazat (enzimat) Janë bashkëdyzime molekulat e të cilave lehtë i pranojnë protonet. Bazat janë hidrokside, të cilat formohen gjatë reaksioneve të lidhjeve të caktuara, oksidit të tyre dhe amoniakut me ujin, p.sh. hidroksidi i natriumit NaOH (2Na +2H2O 2NaOH + H2 ) Përbërësit karakteristik të bazave janë bashkësi një valente me ngarkesë negative OH- ose ndryshe quhen hidrokside. Tretjet e bazave të lëngshme përbëjnë jone pozitive dhe bashkësi hidrokside negative (për këtë arsye janë edhe përçues të mire të elektricitetit).: NaOH = Na+ + OH- Masa për matjen e shkallës së acideve është vlera ,,pH” (potential hydrogen), e cila definohet me minusin e logaritmit dekad të koncetrimit të joneve të hidrogjenit. a ( mol x i-1): pH=-log a prej këtu del vlera:për tretjet acide a>10-7 pH<7 për tretje neutrale (uji i pastër) a=10-7 pH=7 për tretjen bazike pH>7 dhe a,10-7. Vlera pH e matet nëpërmjet reaksioneve elektrokimike dhe mund të vlerësohet përmes indikatorëve të cilët për vlerën pH e ndërrojnë ngjyrën.

2.8. Kripërat Kripërat formohen gjatë reaksioneve të thartirave me bazën HCl+NaOH NaCl + H2O Kripërat formohen edhe gjatë : - dhënies së halogjene në lidhje p.sh : Cl2 + 2Na 2NaCl -dhënies së oksidit të lidhjeve në baza p.sh.: SO3 + CaO CaSO4

-dhënies së thartirave në metale ose oksid të metaleve p.sh.: 2HCl + Zn ZnCl2 + H2 ose H2SO4 + CnO Cn SO4 + H2O

2.9. Lidhjet organike Në të gjitha lidhjet organike merr pjesë karboni, mirëpo në të gjitha lidhjet organike nuk numërohen këto lidhje inorganike të karbonit. Oksidet e karbonit CO dhe CO2 Për molekulat e lidhjeve organike është karakteristike struktura atomike e karbonit e cila bashkohet në zinxhir (lidhje zinxhirore) ose me unaza (lidhje unazore). P.sh.:

H H H H H H l l l l l l H− C−C−C−C−H H−C−C−H l l l l H−C−C−H H H H H l l H H C4H10 C4H8

Në lidhjet organike dominojnë lidhjet atomike. Lidhjet organike janë të përbëra zakonisht prej karbonit dhe hidrogjenit (hidrokarburet ). Shpesh edhe prej oksigjenit e më rrallë prej azotit dhe sulfurit. Parimisht në lidhjet organike mund të marrin pjesë të gjitha elementet . Emërimi i lidhjeve organike sipas numrit të atomeve të karbonit në molekulë është : 1 atome – met 2 atome – et 3 atome – prop 4 atome – but 5 atome – pent 6 atome – heksa 7 atome – hept 8 atome – okt 9 atome – non 10 atome – dek disa lidhje të rëndësishme atomike të lidhjeve organike janë : metili CH3 etili C2H5 propili C3H7 butili C4H9 metileni CH2 etileni C2H4 propileni C3H6 butileni C4H8 vinili C2H3 fenili C6H5 etj.

Derivatet halogjenë -alkanet – monoklormetani ( metilklorik ) - CH3Cl triklormetani ( klorofor) - CHCl3 tetraklormetani - CCl4 monokloretani ( etilklorik) - C2H5Cl dikloretani (etilendiklorik) - C2H4Cl2 CFCl3 - monoflortriklormetani ( freon 11 –R11 ) CF2Cl2 – diklormetani ( freon 12 – R12) CF3Cl - triflourmonoklormetan

3. Ndarja e polimereve

3.1 Ndarja e materialeve në bazë të shkalles së përpunimit

Sipas shkalles së përpunimit materialet në industri ndahen: - lëndët e para, - gjysmë prodhimet dhe - prodhimet finale.

Lëndët e para janë materiale të cilat në teknologji gjegjësisht prodhimtari paraqesin materiale fillestare. Në përgjithësi lëndët e para janë materiale në të cilat nuk është kryer ndonjë punë në suazat e industrisë përpunuese.

Prandaj ato janë prodhime të fituara nga eksploatimi i pasurive natyrore siç janë : - prodhimet nga eksploatimi i pyjeve (shfrytëzimi i pyjeve), - prodhimet bujqësore, - prodhimet e xehetarisë, - prodhimet e peshkatarisë, - kripa e detit, - uji i ujësjellësit etj.

D.m.th me lëndën e parë nuk nënkuptohet materiali në të cilin nuk është bërë asnjë lloj pune. Pasi që xehet dhe mineralet në tokë, ajri, uji dhe bimët në të cilat njeriu nuk ka investuar asnjë lloj pune nuk mund të konsiderohen si lëndë të para. Ato janë potenciale burimore të lëndëve të para.

Prej kësaj mund të konstatojmë se çdo lëndë e parë është lëndë pune por çdo lëndë pune nuk është lëndë e parë.

Gjysmë prodhimet ose mes fazat paraqesin gjendjen e materialit e cila ndodhet në mes proceseve të veçanta teknologjike. Të gjitha format e lëndëve punuese të cilat rrjedhin në procesin e prodhimit prej lëndës së parë deri te prodhimi i gatshëm mund të konsiderohet si gjysmë prodhime. Është e rëndësishme të ceket se gjysmë prodhimet paraqesin materialin reprodukues (reproduktiv). Karakteri ekonomik – komercial i gjysmë prodhimit e përcakton se një material i përpunuar a do të konsiderohet si lëndë e parë, gjysmë prodhim ose i gatshëm.

Prodhimet e gatshme janë ato materiale në të cilat nuk ka nevojë të bëhet përpunimi i mëtutjeshëm. Prodhimet finale ndahen në:

- mjetet e punës dhe - mjetet për konsum personal.

Në bazë të nivelit të aplikimit teknologjik materialet ne përgjithësi mund të ndahen në; - prodhime natyrore, - prodhime artificiale ose artistike dhe - prodhime sintetike.

Në prodhimet natyrore të fituara nga burimet natyrore të cilat nuk i nënshtrohen asnjë përpunimi teknologjike, bëjnë pjesë prodhimet e xehetarisë, bujqësisë, pylltarisë, gjuetisë, peshkatarisë.

Prodhimet artificiale ose artistike janë prodhime të industrisë përpunuese dhe veprimtarive tjera, të cilat fitohen nga prodhimet natyrore gjegjësisht lëndët e para pa ndryshime të dukshme kimike në përbërjen e tyre Përbëja kimike e tyre është e përafërt me përbërjen kimike të materialeve natyrale prej të cilave rrjedhin ato. Materialet artificiale fitohen kryesisht me veprimin e procese kimiko-fizike dhe fiziko-mekanike në materialet natyrore dhe materie të tjera riprodhuese.

Prodhimet sintetike gjegjësisht materialet sintetike (polimere) janë materiale artificiale të cilat formohen me sinteza kimike gjatë së cilës përbërja kimike, struktura dhe vetitë e materialit të fituar dukshëm ndryshojnë dhe dallojnë prej përbërjes kimike, strukturës dhe vetive të lëndëve të para prej të cilave fitohen ato.

♦ Materialet sintetike munden me qenë zëvendësime: ● për ato prodhime që i gjejmë në natyrë: -lëkura artificiale-sintetike, -fijet sintetike (pëlhurat), -goma sintetike etj. dhe ● ato materiale për të cilat në natyrë nuk mund të gjinden shembuj për krahasim: -masat plastike silikone, -yndyrat sintetike, -vajrat sintetike etj). Në praktikë është vështirë të vërehet kufiri në mes të materialeve artificiale dhe sintetike. E njëjta gjë vlen edhe për materialet natyrale dhe artificiale. p.sh. birra praktikisht është natyrale ndërsa është fituar artificialisht nga prodhime natyrore. Materialet polimere sipas prejardhjes mundë të jenë: NATYRALE (psh., kauçuku natyral) SINTETIKE (psh., goma sintetike, bakeliti, najloni, PVC, plastika, polietileni, polipropileni,

poliakrylnitrili, PVB, silikoni). ♦ Materialet artificiale sipas përbërjes kimike mund të ndahen në : a ) Joorganike (qelqi , porcelani etj. ) dhe b ) Organike (bakeliti, PVC, pleksiglasi, polietileni , polistiroli, celofani, celuloidi etj.) ♦ Në këtë kapitull do të bëhet fjalë vetëm për materialet artificiale organike , të ashtuquajtura masat plastike (plastmasat). Masat plastike ( plastmasat, polimeret) janë materiale , përbërësit kryesorë të të cilave ndërtohen prej lidhjeve organike makromolekulare , të cilat fitohen me procesin e sintetizimit ose me transformimin e prodhimeve natyrore. Plastmasat nën veprimin e temperaturës dhe presionit kalojnë në gjendje të plastike dhe mund t’u jepet forma e dëshiruar. Zakonisht , ato janë plastike në fazën e prodhimit dhe të përpunimit , ndërsa në formë të gatshme , në shumicën e rasteve , nuk janë plastike , por të ngurta. Masat plastike nuk janë në vetëm zëvendësim i thjeshtë i materialeve natyrore por , edhe materiale për konstruksione në elektroteknikë , makineri , ndërtimtari , transport dhe sektorë të tjerë të ekonomisë. Sipas vetive termike ndahen në dy grupe; -Termoplaste (Plastomere) dhe - Duroplaste ( Duromere

Termoplastet janë materiale te cilat në gjendje të nxehtë zbuten, bëhen plastike dhe munden lehtë të përpunohen. Pas ftohjes, forcohen dhe bëhen të ngurta. Gjatë nxehjes së serishme përsëri zbuten etj. Ky proces mund të përsëritet shumë herë dhe masa kimikisht të mos ndryshoj. Në këtë grup hyjnë kryesisht polimerizatet , prodhimet me bazë celuloze dhe prodhimet me bazë të albumineve shtazore si dhe disa polikondenzate. Struktura zinxhirore e termoplasteve është shkaktare e vetive tipike të këtyre materialeve:

- elasticitet i madh dhe me të edhe qëndrueshmëria në goditje, - mundësia e përpunimit të lehtë me teknikë automatike (ngase gjatë përpunimit masa e nxehtë mbetet për kohë të gjatë e pandryshuar). - termostabilitet i ulët për shkak të pikës së shkrirjes relativisht të ulët. - fortësi e vogël në sipërfaqe të produktit.

Duroplastet ( masat termoreaktive ), janë masa plastike, të cilat gjatë nxehjes kimikisht ndryshojnë, zbuten dhe mund të formësohen. Tipike për këtë grup të masave plastike është ajo që këto me nxehjen e parë zbuten. Pastaj, për dallim nga termoplastet nga ndikimi i nxehtësisë fillojnë reaksionet kimike (“termoreaktiviteti”) të masës në duroplaste molekulat e të cilës në këtë rast lidhen kimikisht në mes veti. Si përfundim i tërë kësaj lajmërohet formimi i rrjetës gjigante hapësinore, e shpërndarë në tre dimensione, pjesët përbërëse të së cilës janë fortë të lidhura me lidhje kimike dhe bëhen të patretshme në bazat organike. Për shkak të stabilitetit termik të rrjetës hapësinore, duroplasti i fortësuar njëherë me nxehje më nuk mund të zbutet. Nga kjo strukturë dalin edhe vetitë e duroplasteve siç janë:

- qëndrueshmëria termike, - mekanike dhe kimike dhe - stabiliteti në dimensione.

Sipas vetive fiziko-mekanike, në bazë të standardit DIN – 7731 masat plastike ndahen në:

1 Plastomere (materiale plastike: termoplastet dhe duroplastet) 2. Elastomere ( kauçukut, silikoni ose tipe të tjera produktesh makromolekulare) 3. Fluidoplaste (ngjitësat, llaqet etj.)

4. Fibra (sintetike dhe gjysëm sintetike).

Elastomeret kanë lidhje reciproke të dobët të makromolekulave. Gjithherë janë amorfe. Në temperaturë normale janë elastike (ngjashëm më gomën) . Deri në gjendje plastike nuk mund ti sjellim as me nxehje . Këtu bëjnë pjesë psh., kauçuku natyral (NR), polivinili kloridi i butë (PVC) , poliuretani (PUR), silikoni (SIR) etj.

3.2 Vetitë e masave plastike Masat plastike kanë një varg vetish, të cilat materialet klasike , psh, jometalet, nuk i kanë. ♦ Vetitë e mira (pozitive) të masave plastike në krahasim me jometalet janë :

- dendësia e vogël (pesha specifike ) përafërsisht 0.92 – 1.9 g /cm3 - veti të mira izoluese elektrike , - përçueshmëri e vogël e nxehtësisë, dmth. veti të mira për izolime termike , - qëndrueshmëri të mirë ndaj ndryshkut (korrozionit), thartirave ,bazave dhe pjesërisht ndaj tretësve, - mbrojtja sipërfaqësore nuk është e nevojshme sikur te metalet, - nuk kanë ndikim të dëmshëm fiziologjik, janë pa shije dhe pa erë, - përpunohen me lehtësi me përpunim me prerje dhe pa prerje, - mund të ngjyrosën lehtë në brendi dhe sipërfaqësisht. - çmimi i kushtimit , i cili gjithnjë ka tendenca të rënies, derisa prodhimtaria rritet. Vetitë negative të masave plastike në krahasim me metalet janë: -rezistencë të vogël ndaj temperaturës , -ngurtësia e vogël në shumicën e rasteve , -bymim të madhe në temperaturë , -janë të ndezshme.

3.3 Përfitimi i masave plastike Lëndët e para më të rëndësishme – fabrikatet dhe gjysmëfabrikatet për përfitimin e masave plastike sipas prejardhjes mund të jenë: ♦ Minerale: Karboni, nafta, gazi tokësor, katrani (peshkve), acetileni, benzini (benzoli), etileni, stiroli, acetoni, acidi klorhidrik, klori, fenoli, formaldehidi, kreoli, urea, dialkoholi etj. ♦ Organike: - bimore: druri ( kauçuku natyral), celuloza etj. - shtazore: qumështi, kazeina, albuminat etj. Prodhimet finale dhe gjysëm fianale fitohen nga fraksioni i naftës së papërpunuar në temperaturë të vlimit (rreth 300º C), ashtu që ato fraksione nxehen nën presione dhe temperatura të larta, që shkaktojnë zbërthimin e molekulave të mëdha (makromolekulave) në molekula më të vogla të përshtatshme për industrinë e prodhimeve artificiale. Llojet e prodhimeve finale dhe gjysëmfinale të cilat fitohen prej naftës së papërpunuar janë dhënë në skemën në vijim.

♦ Përveç naftës së papërpunuar, në ditët e sotme gjithnjë e më tepër po përdoret si lëndë e parë kimike edhe gazi tokësor në përbërjen e të cilit bëjnë pjesë: - metani (rreth 90%), - etani, - propani, - butani, - pentani, - heksani si dhe - izomeret e tyre, gjithashtu edhe - CO2, H2, CO, N2, H2S etj. ♦ Gazi tokësor përpunohet me djegëje jo të plotë ose me zbërthim termik (me pirolizë në temperaturë rreth 700º ♦ Me djegëje jo të plotë perfitohet: -acetileni, si dhe përzierja -CO2 dhe H2 e përshtatshme për sintezën e uresë (karbamidit) dhe amoniakut. ♦ Me anë të pirolizës fitohen: -etileni, -propileni, -acetileni dhe -bashkëdyzimet tjera të cilat shfrytëzohen për sinteza kimike të mëtejme. Nga thëngjilli fitohen bashkëdyzime të ndryshme kimike sipas destilimit të thatë (koksimit). Destilimi i thatë bazohet në nxehjen e thëngjilit pa prezencën e ajërit në temperaturën (1100-1300ºC). Në ketë temperaturë fitohen prodhimet e: - gazta, - lëngëta (rrëshira-smolla) dhe - ngurta (koksi).

Shprehja masat plastike (plastika) rrjedh për shkak se ato gjatë një faze të përpunimit kanë qenë të deformueshme. Te një lloj i masave plastike deformueshmëria mbetet e përhershme, deri sa prodhimet finale mund të riciklohen (termoplastet). Ndërsa, te gupi tjeter i masave plastike deformueshmëria humbet në mënyrë të përhershme me rastin e finalizimit të prodhimit (duroplastet). Materialet termoplastike (termoplastet) nën ndikimin e temperaturës zbuten, ndërsa gjatë ftohjes përsëri ngurtësohen. Shembuj tipik te termoplasteve paraqesin; polistireni, polietileni, najlloni, pleksigllasi, tefloni etj.

Termoplastet në përgjithësi nuk janë të rrezistueshme ndaj temperaturave të larta (perjashtim bënë tefloni), Në të kundërtën e tyre, plastikat termoreaktive (duroplastet) gjate nxehjes ngurtësohen dhe fitojnë formë të përhershme, kështu që në të ardhmen nuk mund të kalojnë kurr më në gjendje të plasticitetit. Shembuj të duroplasteve janë; bakeliti, goma, silikoni, rrëshirat epokside. Duroplastet nuk digjen por në temperatura relativisht të larta karbonizohen dhe shkatërrohen.

3.4 Struktura e materialeve polimere

Polimeri është një molekulë e madhe ( makromolekulë) e përbërë nga nësitë strukturore të përsëritura.

Siç shihet edhe nga figura e mësipërme , këto materie përbëhen prej shumë mere-ve, të cilat paraqesin njësinë bazë të një molekule monomeri ( nga fjale greke mono-një dhe meros-pjesë). Me lidhjen e një numri të madh monomereve në molekulën e gjatë vargore fitohet polimeri ( nga fjala greke polis-shumë dhe meros-pjesë). Kur thuhet se molekulat janë të “polimerizuara” kjo do të thot se mes veti janë lidhur në makromolekula gjegj., molekula të mëdha.

3.5 Llojet e monomereve

3.6 Makromolekulat e disa polimereve

3.7. Struktura molekulare (kimike) e polimereve

3.8. Struktura mbimolekulare (fizike) e polimerive

3.9. Llojet e lidheve polimere

a) Lidhjet primare (kimike): lidhja e mereve në zinxhirin makromolekularë.

b) Lidhjet sekondare ( fizike): lidhja ndërmjet zinxhirëve makromolekularë.

3.10. Shënimi i materialeve polimere sintetike

Materialet polimere shënohen në bazë të emërtimit të monomereve përbërës kryesor: Homopolimeri është një polimer i përbërë tërësisht nga një lloj i vetëm i njësisë së përsëritur. Kjo rezulton nga polimerizimi i monomerit të vetëm. Poli –vendost para emërtimit të monomerit përbërës kryesor: Kopolimeri ose heteropolimeri është polimeri i derivuar nga dy (ose më shumë) lloje të monomereve. Shënimi i kopolimereve bëhet duke përdorur vizën thyese ( / ) ndërmjet monomereve përbërëse. Shembuj: Kopolimeret komerciale më të njohura janë plastika ABS ( Acrylonitrile/Butadiene/Styrene), SBR(Styrene-co-Butadiene), goma Nitrile, stireni-akrilonitril, stireni/isopren/stiren(SIS), dhe vinil acetati i etilenit. Ekziston mundësia e radhitjes së ndryshme e atomeve të të njëjtit element në monomer. Kjo shkakton edhe ndryshimin e vetive, që dmth., se monomeret e përbërjes së njëjtë por me radhitje të ndryshme të atomeve quhen izomere. Për industrinë janë të rëndësishme dy lloje të materialeve polimere: - plastika, e cila fitohet me procesin e polimerizimit ose polikondenzimit dhe - elastomeret, të cila fitohen me procesin e vullkanizimit.

Polimerizimi ( polimerizimi aditiv)

Kur disa monomeve të njëjta ose të ngjashme lidhen ashtu që formojnë lidhje zinxhirore (vargore), ky proces njihet si adicion.

Monomeri i etilenit është përbërë prej dy mereve të lidhura me lidhje të dyfishtë. Me veprimin e nxehtësisë dhe presionit hapet njëra lidhje e monomerit, ato lidhen në zinxhir dhe formojnë polietilenin. Nga gjatësia e zinxhirit varet edhe dendësia e polietilenit.

Me polimerizimin aditiv të monomerit të vinil-kloridit fitohet zinxhir i gjatë i polivinil-kloridit (PVC).

Prej monomerit i cili permban unazen e benzenit (C6H5) me polimerizim aditiv fitohet polistireni, i cili ne gjendje shkume njihet si stiropen. Prodhimet e fituara me polimerizimin aditiv i takojnë grupit të termoplasteve.

Kopolimerizimi është proces i lidhjes së dy ose më shumë monomereve të ndryshme. Shumë momere nuk munden vetvetiu të lidhën në makromolekula, por së bashku me monomere të tjera munden të formojnë kopolimere. Kështu psh., monomeri i vinil-kloridit dhe vinil-acetatit shkëmbejnë elektrone valente dhe formojnë polimerin zinxhiror. Prodhimet e kopolimerizmit me vetitë e tyre dallojnë dukshëm nga substancat nga të cilat përfitohen.

3.11. Polikondensimi

Polikondensimi (polimerizimi me kondensim) karakterizohet me atë se pas lidhjes së molekulave të njëjta apo të ndryshme, fitohet edhe një nussprodukt- kondensat (uji). Plastikat e fituara me polikondensim mund të jenë termoplaste (najloni) ose termoaktive (bakeliti). Polikondensimit i në shtrohen fenoli, uratet, anilini , aldehidi etj.

3.12. Materiet shtesë në materialet polimere

Materialet plastike përveç përbërësve themelor në formë të substancave me polimerizim të lartë- përbëjnë edhe materie shtesë të llojllojshme si:

- stabilizator, - mbushësa, - plastifikatorë dhe - pigmente ( për ngjyrosje). Varësisht nga lloji dhe sasia e materieve shtesë, materialet përbërës themelor të njëjtë tregojnë ndryshime të dukshme në vetitë e tyre. Stabilizatorët - janë substanca, të cilat u sigurojnë lidhjeve kimike me polimerizim të lartë qëndrueshmëri me rastin e veprimit të faktorëve të jashtëm sic janë; temperatura, rrezatimi i dukshëm ose ultraviolet etj., psh., bloza e mbron polietilenin nga ndikimi i rrezatimit ultraviolet. Mbrojtja e PVC nga veprimi i temperaturave të rritura dhe rrezatimi ultraviolet arrihet me ndihmën e sapunëve, lidhjeve organike të kallajit ose të metaleve të rënda. Mbrojtja e materialeve të bazuara në butadiene ( gomë) nga vetoksidimi në ajër arrihet me shtimin e lidhjeve të fenolit.

Mbushësit - janë substanca kimikisht neutrale, të cilat shtihen me qëllim të arritjes së vetive të dëshiruara të plastikës; përmirësim të vetive mekanike, përçueshmërisë termike ose elektrike, rezistencën ndaj konsumit (brejtjes) etj. Varësisht nga forma, mbushësit mund të jenë: - Pluhur- metalik, grafit, blozë, druri dhe guri si dhe rërë kuarci, - Fije- metalike, qelqi, azbesti, sintetike, pambuku dhe - Fleta – folje ose rrjeta metalike, pëlhura; qelqi, sintetike, pambuku, letra etj. Sipas prejardhjes, mbushësit mund të jenë: Mbushësit joorganik – zvogëlojnë ndezshmërinë e materieve artificiale, veçanërisht pluhuri metalik, i cili edhe e rritë përçueshmërinë termike dhe elektrike; azbesti i rritë vetitë izoluese; grafiti e përmirëson rezistencën ndaj konsumit.

Mbushësit organik - kryesisht mielli i drurit dhe pëlhurërat e rrisin vtinë e qëndrueshmërisë së rrëshirave, deri sa bloza në masë të madhe e rritë vetin e qëndrueshmërisë së kauçukut. Plastifikatorët (zbutësit) - janë lidhje organike kimikisht aktive, të cilat shpeshherë shtohen në sasi relativisht të mëdha me qëllim të rritjes së plasticitetit të prodhimeve. Ato veprojnë në mënyrë kimiko-fizike ose vetëm fizike në formimin e molekulave. Si plastifikator kryesisht përdoren thartirat organike, amoniaku, alkooli etj. Pigmentet - shtohen me qëllim që prodhimi të ngjyrën e caktuar dhe në princip nuk ndikojnë në vetitë fizike.