ما هي مركبات البوليمر؟

عند الحديث عن البوليمرات ، ربما لا يزال البعض منا لا يعرف - باستثناء طلاب الفصل الثاني عشر. ومع ذلك ، كان هذا البوليمر قريبًا جدًا من حياتنا اليومية. بأشكال مختلفة. نعم ، لقد استخدمنا البوليمرات منذ آلاف السنين ، في شكل خشب ، ومطاط ، وقطن ، وصوف ، وجلد ، وحرير ، وما إلى ذلك. في الحياة اليومية ، يجب أن نكون جميعًا على دراية بأشياء مثل الأكواب البلاستيكية والعدسات اللاصقة والأمشاط والأربطة المطاطية والمقالي وغيرها ، أليس كذلك؟ حسنًا ، هذه كلها بوليمرات. ليس هذا فقط ، بل توجد بعض البوليمرات في أجسامنا ، على سبيل المثال الأحماض النووية والبروتينات (الشعر ، الدم ، إلخ).

إذن ، ما يسمى بالضبط بالبوليمر؟

تأتي كلمة بوليمر نفسها من اللغة اليونانية ، والتي تتكون من كلمتين ، وهما بولي الذي يعني العديد ، وميروس مما يعني وحدة أو جزء. لذا فإن البوليمر هو مركب كبير يتكون من مزيج من عدد (العديد) من الوحدات الجزيئية الصغيرة. تسمى الوحدات الجزيئية التي تتكون منها هذه المركبات المونومرات. هذا يعني أن مركبات البوليمر تتكون من العديد من المونومرات.

تصنيف البوليمر

يتم تصنيف البوليمرات بناءً على مصدرها وهيكلها ووضع البلمرة والقوة الجزيئية.

البوليمرات حسب المصدر

بناءً على المصدر ، تنقسم البوليمرات إلى 3 ، وهي البوليمرات الطبيعية والبوليمرات الاصطناعية والبوليمرات شبه الاصطناعية.

البوليمرات الطبيعية

يتم الحصول على البوليمرات الطبيعية من النباتات والحيوانات. على سبيل المثال البروتين والسليلوز والنشا والراتنج وغيرها.

البوليمرات الاصطناعية

البوليمرات الاصطناعية عبارة عن بوليمرات من صنع الإنسان يتم تصنيعها في المختبر. أمثلة: البولي إيثيلين والنايلون 66 و Buna-S.

البوليمرات شبه الاصطناعية

البوليمرات شبه الاصطناعية عبارة عن بوليمرات طبيعية مع تعديلات كيميائية. مثال: مطاط مبركن وخلات السليلوز.

البوليمرات على أساس الهيكل

بناءً على هيكلها ، تنقسم البوليمرات إلى ثلاثة ، وهي البوليمرات الخطية والبوليمرات المتفرعة السلسلة والبوليمرات المتقاطعة أو البوليمرات الشبكية.

البوليمرات الخطية

في البوليمرات الخطية ، ترتبط المونومرات بسلاسل طويلة ومستقيمة. عادةً ما تتراكم سلاسل البوليمر واحدة فوق الأخرى وتشكل بنية معبأة جيدًا.

تتميز البوليمرات الخطية بكثافة عالية وقوة شد عالية ونقطة انصهار عالية. أمثلة: بولي إيثيلين عالي الكثافة ، بولي فينيل كلوريد ، نايلون 6 وغيرها.

بوليمرات متفرعة السلسلة

يتكون هذا البوليمر من سلسلة جانبية من وحدات مونومر متصلة بالسلسلة الرئيسية. بسبب هذا التفرع ، لا يمكن ترتيب بوليمرات السلسلة المتفرعة معًا بإحكام. يحتوي هذا البوليمر على كثافة منخفضة وقوة شد منخفضة ونقطة انصهار منخفضة. مثال على بوليمر متفرع السلسلة هو البولي إيثيلين منخفض الكثافة.

عبر بوليمرات بوند

تُعرف البوليمرات المتقاطعة أيضًا باسم بوليمرات الأنسجة. هذا البوليمر ليس فقط صلبًا ، ولكنه أيضًا صلب وهش. على سبيل المثال: الباكليت ، الميلامين ، راتنج الفورمالديهايد.

البوليمرات على أساس وضع البلمرة

بناءً على وضع البلمرة ، يتم تقسيم البوليمرات إلى قسمين ، وهما إضافة بوليمرات وبوليمرات التكثيف. يتم بعد ذلك تقسيم بوليمرات الإضافة إلى قسمين آخرين ، وهما البوليمرات المشتركة والبوليمرات المتجانسة.

إضافة البوليمرات

تتكون بوليمرات الإضافة بإضافة مونومرات دون إزالة جزيئات المنتج الثانوي. مونومرات إضافة البوليمر عبارة عن مركبات غير مشبعة. مثال: البولي إيثيلين تفلون وغيرها.

البوليمرات المتجانسة

إضافة بوليمرات تتكون من بلمرة نوع مونومر واحد. أمثلة: كلوريد البوليفينيل ، البولي بروبلين ، البولي إيثيلين

البوليمرات

تتكون بوليمرات الإضافة عن طريق إضافة بلمرة لنوعين مختلفين من المونومرات. مثال: Buna-S و Buna-N وغيرها.

بوليمرات التكثيف

تتشكل بوليمرات التكثيف عن طريق تكثيف اثنين من المونومرات المختلفة مع أو بدون إطلاق جزيئات صغيرة ، مثل الماء والكحول وكلوريد الهيدروجين.

تحتوي مونومرات بوليمر التكثيف على مجموعتين وظيفيتين على الأقل. على سبيل المثال: Bakelit و Nylon 66 و Terylene وغيرها.

البوليمرات على أساس القوة الجزيئية

بناءً على النمط الجزيئي ، يمكن تقسيم البوليمرات إلى اللدائن والألياف والبوليمرات بالحرارة والبوليمرات المتصلدة بالحرارة.

إلاستومر

في اللدائن ، يتم ربط سلاسل البوليمر ببعضها البعض بواسطة قوى جزيئية ضعيفة. تسمح القوة الضعيفة للبوليمر بالتمدد. تحتوي سلسلة البوليمر على روابط متقاطعة متعددة تساعد البوليمر على العودة إلى شكله الأصلي. مثال: Buna-S و Buna-N و Neoprene.

الأساسية

في الألياف ، يتم ربط سلاسل البوليمر معًا بواسطة قوى جزيئية قوية (روابط هيدروجينية أو تفاعلات ثنائية القطب). القوة القوية تمنحه خصائص بلورية.

تتكون الألياف على شكل خيوط ذات مقاومة شد عالية ومعامل مرتفع. مثال: مادة البولي أميد (النايلون 66) والبوليستر (تريلين).

لدن بالحرارة

تحتوي بوليمرات اللدائن الحرارية على سلاسل بوليمر خطية أو متفرعة قليلاً. عوامل الجذب بين الجزيئات وسيطة بين المطاط الصناعي والألياف.

يمكن تليين البوليمرات الحرارية بشكل متكرر عند التسخين وتصلبها عند التبريد مع تغيير طفيف في الخصائص. يمكن تشكيل البوليمر من هذا النوع بالشكل المطلوب. أمثلة: البولي إيثيلين والبوليسترين والبولي فينكلوريد وغيرها.

نظرًا لأن اللدائن الحرارية لا تحتوي على روابط متقاطعة ، فإن القوى الجزيئية الموجودة بين سلاسل البوليمر تتلف بسهولة عن طريق التسخين. لذلك ، يمكن تشكيلها في أي شكل مرغوب.

بالحرارة

البوليمرات المتصلبة بالحرارة عبارة عن سلاسل بوليمر إما متصالبة أو شديدة التشعب. تخضع سلسلة البوليمر لتوسيع الوصلة المتقاطعة عند التسخين في القالب. تخضع البوليمرات المتصلدة بالحرارة لتغيير دائم في التسخين. البوليمرات المتصلدة بالحرارة غير قابلة لإعادة الاستخدام مثل البوليمرات الحرارية. أمثلة: الباكليت والراتنج واليوريا فورمالديهايد وغيرها.

تفاعل البلمرة

هناك نوعان من تفاعلات البلمرة ، وهما البلمرة الإضافية وبلمرة التكثيف.

إضافة البلمرة

بالإضافة إلى البلمرة ، تتحد المونومرات دون إزالة أي جزيئات منتج. المونومرات هي مركبات غير مشبعة ومشتقاتها. تضاف المونمرات إلى السلسلة مما يؤدي إلى زيادة طول السلسلة.

بوليمرات الإضافة غير تفاعلية كيميائيًا بشكل عام. هذا يرجع إلى سندات CC و CH القوية جدًا. لهذا السبب ، من الصعب للغاية إعادة تدوير إضافة البوليمرات. أو بعبارة أخرى ، فإن البوليمر الإضافي غير قابل للتحلل.

تحدث بلمرة الإضافة من خلال آليتين ، هما آلية الجذور الحرة والآلية الأيونية. ومع ذلك ، فإن آلية الجذور الحرة أكثر شيوعًا. المركبات غير المشبعة ومشتقاتها تتبع آلية الجذور الحرة. لإنتاج الجذور الحرة ، هناك حاجة إلى بادئ. وهي تشمل البنزويل بيروكسايد العالي وبوتيل بيروكسيد.

بلمرة إضافة الجذور الحرة : تتبلمر المركبات غير المشبعة ومشتقاتها بهذه الطريقة. يحدث هذا في المواد البادئة لتوليد الجذور الحرة مثل بيروكسيد البنزيل ، وبيروكسيد البيوتيل العالي ، إلخ. تتضمن البلمرة الخطوات التالية:

(ط) بدء السلسلة : تخضع الأكاسيد الفوقية العضوية للانشطار المتماثل لتشكيل الجذور الحرة التي تعمل كمبادرين. يضيف البادئ روابط مزدوجة للكربون لتشكيل جذور حرة جديدة.

(2) الانتشار المتسلسل : تضيف الجذور الحرة روابط أحادية أحادية لتكوين جذور حرة أكبر. تستمر هذه العملية حتى يتم تدمير الراديكالي

ج) إنهاء السلسلة : تنتهي السلسلة عندما يتحد جذران حران.

بلمرة التكثيف

في هذه الطريقة ، يتم تكثيف اثنين أو أكثر من المونومرات ثنائية الوظيفة عن طريق إزالة بعض الجزيئات البسيطة مثل الماء والكحول وما إلى ذلك. منتج كل خطوة هو مرة أخرى نوع ثنائي الوظيفة ويستمر التسلسل. نظرًا لأن كل خطوة تؤدي إلى نوع مختلف ومستقل من الوظائف ، تُعرف هذه العملية أيضًا باسم بلمرة النمو.