Створення бакеліту — перша повністю синтетична пластмаса, що відкрила епоху полімерів

Целулоїд, перша пластмаса (1869), виготовлявся з модифікованої природної целюлози — напівсинтетичного матеріалу. Наступний прорив стався у 1907 році, коли Лео Бекеланд, бельгійський хімік, який працював у Йонкерсі, штат Нью-Йорк, створив першу повністю синтетичну пластмасу: матеріал, полімерні ланцюги якого були побудовані з нуля з простих хімічних сировинних речовин, без природного полімеру як вихідної основи.

Бекеланд провів реакцію фенолу (C₆H₅OH) з формальдегідом (HCHO) під нагріванням і тиском в обігріваємому парою автоклаві, який він назвав «Бакелайзер». Ця реакція є поліконденсаційною полімеризацією: кожна молекула фенолу має три реакційноздатні положення на ароматичному кільці (орто- і пара- відносно гідроксильної групи), де формальдегід може утворювати метиленові містки (-CH₂-), що з'єднують сусідні фенольні кільця. На відміну від целулоїду, який є термопластом (може бути повторно розплавлений), фенол-формальдегідна мережа є термореактивною — після завершення зшивання матеріал не можна ні розплавити, ні розчинити, ні переформувати. Він назавжди і незворотно твердий.

Властивості бакеліту були надзвичайними: він електроізоляційний, термостійкий, хімічно стабільний, розмірностабільний і придатний для формування складних форм до затвердіння. Він став матеріалом електричної ери — кожен телефон, радіо, розподільна кришка, вилка та вимикач з 1910 до 1950 року виготовлялися з бакеліту або фенольної смоли. Він також був першим матеріалом, що довів, що хіміки можуть створювати нові матеріали з властивостями, недоступними в природі.

Ця лабораторна демонстрація відтворює основну хімію Бекеланда: реакція фенолу з формальдегідом з використанням кислотного каталізатора для отримання фенол-формальдегідної смоли (новолаку), а потім її затвердіння нагріванням і відвердником (гексаметилентетраміном) для отримання зшитого термореактивного матеріалу.

SAFETY WARNING: Фенол є сильною шкірною отрутою — він спричиняє безболісні білі опіки, які можуть бути смертельними, якщо піддається великій площі. Формальдегід є відомим канцерогеном, токсичним при вдиханні, і сильним подразником очей. Цей експеримент MUST виконуватися у витяжній шафі з повним захисним обладнанням. Ніколи не торкайтеся фенолу голими руками — він проникає крізь нітрилові рукавички з часом, тому надягайте дві пари і міняйте рукавички кожні 15 хвилин.