T1.1 Gummi og celluloid
Et viskelæder, et cykeldæk og en gammel bordtennisbold har en fælles historie. De er lavet af naturens egne lange molekyler, som kemikere har ændret, så de fik nye egenskaber, og sådan begyndte plastens historie, længe før nogen kunne lave plast af olie.
Siden bygger på polymerer fra afsnit 6.4 og fra siden Tema: Fossile brændstoffer og plast, hvor du kan læse, hvad en monomer og en polymer er.
Naturens egne polymerer
Planter og dyr laver selv polymerer. Træ og bomuld består mest af cellulose, som er en lang kæde af sukkerenheder, mens uld og silke består af proteiner. Polymerer, som planter og dyr selv laver, kaldes naturlige polymerer, og mennesker har brugt dem til tøj, papir og redskaber i tusinder af år.
Gummi fra et træ
Gummitræet vokser i Syd- og Mellemamerika. Skærer man i barken, løber der en hvid saft ud, som bliver til naturgummi, når den tørrer, og folkene i Mellemamerika lavede bolde af gummi for mere end 3000 år siden.
Naturgummi er også en naturlig polymer. Den enhed, der gentages i kæden, har fem carbonatomer og en dobbeltbinding.
Da europæerne begyndte at bruge gummi i 1800-tallet, var der et stort problem: gummisko og regnfrakker blev bløde og klistrede om sommeren og hårde og skøre om vinteren. Kæderne i naturgummi er ikke bundet til hinanden, så når gummiet bliver varmt, glider de forbi hinanden, og gummiet flyder ud.
Svovl gør gummiet brugbart
I 1839 opvarmede amerikaneren Charles Goodyear gummi sammen med svovl, og resultatet var et gummi, der hverken blev klistret i varme eller skørt i kulde. Svovlatomerne binder kæderne sammen på kryds og tværs med små broer af svovl, og den proces kaldes vulkanisering.
Broerne holder kæderne på plads. Når du strækker et stykke vulkaniseret gummi, bliver kæderne trukket ud, men broerne trækker dem tilbage, så snart du slipper, og derfor er gummiet elastisk. Af samme grund smelter det ikke, når det bliver varmt.
Omkring år 1900 fik cykler og biler dæk af vulkaniseret gummi, og efterspørgslen steg voldsomt. Meget af gummiet blev høstet ved tvangsarbejde i kolonier i Afrika, især i Congo, som den belgiske konge Leopold 2. ejede som sin private koloni. I dag kommer det meste naturgummi fra plantager i Sydøstasien, og en stor del af gummiet i bildæk er syntetisk gummi lavet af olie.
Bomuld, der brænder op i ét glimt
Ifølge historien spildte den tyske kemiker Christian Schönbein i 1845 en blanding af stærke syrer i sit køkken og tørrede den op med sin kones forklæde af bomuld. Da forklædet hang til tørre ved komfuret, brændte det op i ét glimt, for syren havde lavet cellulosen i bomulden om til et nyt stof, nitrocellulose.
Hver sukkerenhed i cellulose har tre OH-grupper. I reaktionen bliver hydrogenatomet i hver af dem skiftet ud med en NO2-gruppe fra salpetersyre, og der dannes vand. Skrevet for én enhed i kæden ser reaktionen sådan ud:
C6H10O5 + 3 HNO3 → C6H7N3O11 + 3 H2O
Nitrocellulose brænder meget hurtigt og næsten uden røg, og under navnet skydebomuld blev det brugt i stedet for krudt i kanoner og geværer. Det er et farligt sprængstof, og det må kun fremstilles på fabrikker med særlige tilladelser.
Celluloid og billardkuglen
I 1860’erne blev billardkugler lavet af elfenben, som var både dyrt og svært at skaffe. Et firma, der lavede billardborde, udlovede derfor i 1863 en præmie på 10.000 dollars til den, der kunne finde et andet materiale. Amerikaneren John Wesley Hyatt eksperimenterede med nitrocellulose, og han fandt ud af, at det blev til et hårdt materiale, der kunne formes, når det blev blandet med kamfer, som er et stof fra kamfertræet. Materialet fik navnet celluloid.
Hyatt fik aldrig præmien. Ifølge en historie, han selv fortalte, kunne kuglerne give et lille knald, når de stødte hårdt sammen, og i en billardsalon i Colorado trak alle gæsterne deres pistoler. Til gengæld blev celluloid brugt til kamme, knapper og legetøj og senere til film i kameraer og biografer. Celluloid brænder dog let, og da der kom bedre plast, forsvandt det langsomt. Bordtennisbolde var noget af det sidste, der blev lavet af celluloid, men siden 2014 har bolde til turneringer været af en anden plast.
Naturlig, halvsyntetisk og syntetisk
Vulkaniseret gummi og celluloid er lavet af naturlige polymerer, som kemikere har ændret med en kemisk reaktion, og den slags plast kaldes halvsyntetisk. Den første plast, der blev bygget helt fra bunden af små molekyler, kom først i 1907, og den kan du læse om i T1.2 Bakelit og kæmpemolekyler.
| Slags | Hvordan den er lavet | Eksempler |
|---|---|---|
| naturlige polymerer | af planter og dyr | bomuld, træ, uld og naturgummi |
| halvsyntetisk plast | naturlige polymerer, der er ændret kemisk | vulkaniseret gummi og celluloid |
| syntetisk plast | bygget af små molekyler | bakelit, polyethen og PVC |