البوليمرات الاصطناعية: الخواص والأنواع والأمثلة
البوليمرات التركيبية هي كل تلك التي صنعتها اليد البشرية في المختبرات أو المقاييس الصناعية. من الناحية الهيكلية ، تتألف من اتحاد وحدات صغيرة ، تسمى المونومرات ، والتي ترتبط لتشكيل ما يعرف باسم سلسلة البوليمر أو الشبكة.
يتضح الهيكل البوليمري من النوع "السباغيتي" في الجزء السفلي العلوي. كل نقطة سوداء تمثل مونومر واحد ، مرتبط بأخرى بواسطة رابطة تساهمية. يؤدي تعاقب النقاط إلى نمو سلاسل البوليمرات ، التي تعتمد هويتها على طبيعة المونومر.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغالبية العظمى من مونومراتها مشتقة من البترول. يتم تحقيق ذلك من خلال سلسلة من العمليات التي تتكون من تقليل حجم الهيدروكربونات والأنواع العضوية الأخرى للحصول على جزيئات صغيرة ومتعددة صناعياً.
خصائص
مثلما تتنوع الهياكل المحتملة للبوليمرات ، تتنوع خصائصها. وهي تسير جنبًا إلى جنب مع الخطية ، المتفرعة (غائبة في صورة السلاسل) ، والروابط والأوزان الجزيئية للمونومرات.
ومع ذلك ، على الرغم من وجود أنماط هيكلية تحدد خاصية البوليمر ، وبالتالي ، فإن نوعه ، تشترك معظمها في بعض الخصائص والخصائص. بعض هذه هي:
- لديهم تكاليف الإنتاج منخفضة نسبيا ، ولكن تكاليف إعادة التدوير عالية.
- نظرًا للكمية الكبيرة التي يمكن أن تشغل هياكلها ، فهي ليست مواد كثيفة للغاية ، بالإضافة إلى ذلك ، فهي شديدة المقاومة ميكانيكياً.
- أنها خاملة كيميائيا ، أو تكفي لمقاومة هجوم الحمض (HF) والمواد الأساسية (NaOH).
- عدم وجود عصابات القيادة ؛ لذلك ، فهي موصلات سيئة للكهرباء.
نوع
يمكن تصنيف البوليمرات وفقًا لمونومراتها ، وآلية البلمرة ، وخصائصها.
البوليمر المتجانس هو واحد يتكون من وحدات مونومر من نوع واحد:
100A => AAAAAAA ...
في حين أن البوليمر المشترك عبارة عن مكون يتكون من وحدتين أو أكثر من وحدات مونومر مختلفة:
20A + 20B + 20C => ABCABCABC ...
تتوافق المعادلات الكيميائية المذكورة أعلاه مع البوليمرات التي تم تصنيعها عن طريق الإضافة. في هذه ، تنمو شبكة السلسلة أو البوليمر لأنها مرتبطة بهذا المونومرات الأكثر.
في المقابل ، بالنسبة للبوليمرات عن طريق التكثيف ، يكون ربط المونومر مصحوبًا بإطلاق جزيء صغير "يتكثف":
A + A => AA + p
AA + A => AAA + p ...
في العديد من البلمرة p = H 2 O ، كما هو الحال مع البوليفينول توليفها مع الفورمالديهايد (HC 2 = O).
وفقا لخصائصها ، يمكن تصنيف البوليمرات الاصطناعية على النحو التالي:
اللدائن الحرارية
إنها بوليمرات خطية أو متفرعة قليلاً ، يمكن التغلب على تفاعلاتها بين الجزيئات من خلال تأثير درجة الحرارة. هذا يؤدي إلى تليين وتشكيل ، ويجعلها أسهل لإعادة التدوير.
بالحرارة
على عكس اللدائن الحرارية ، البوليمرات الحرارية لها العديد من التداعيات في هياكلها البوليمرية. هذا يتيح لهم تحمل درجات الحرارة العالية دون تشويه أو ذوبان ، نتيجة لتفاعلات الجزيئات القوية.
اللدائن
إنها تلك البوليمرات القادرة على الصمود أمام الضغط الخارجي دون كسر أو تشوه ولكن بعد ذلك تعود إلى شكلها الأصلي.
وذلك لأن سلاسل البوليمرات الخاصة بهم متصلة ، لكن التفاعلات بين الجزيئات ضعيفة بما يكفي لإخضاعها للضغط.
عندما يحدث هذا ، تميل المادة المشوهة إلى ترتيب سلاسلها بترتيب بلوري ، "تبطئ" الحركة الناتجة عن الضغط. ثم ، عندما تختفي ، يعود البوليمر إلى ترتيبه غير المتبلور الأصلي.
ألياف
إنها بوليمرات ذات مرونة منخفضة وقابلية للتوسعة بفضل تماثل سلاسل البوليمرات والتقارب الكبير بينهما. تسمح لهم هذه الألفة بالتفاعل بقوة ، وتشكيل ترتيب بلوري خطي مقاوم للعمل الميكانيكي.
يستخدم هذا النوع من البوليمرات في صناعة الأقمشة مثل القطن والحرير والصوف والنايلون ، إلخ.
أمثلة
نايلون
نايلون هو مثال مثالي على البوليمر من النوع الليفي ، والذي يجد العديد من الاستخدامات في صناعة النسيج. تتكون سلسلة البوليمر من مادة البولي أميد مع الهيكل التالي:
هذه السلسلة يتوافق مع هيكل النايلون 6،6. إذا قمت بحساب ذرات الكربون (الرمادي) في البداية والنهاية بتلك المرتبطة بالكرة الحمراء ، فهناك ست ذرات.
أيضا ، هناك ستة الكربون التي تفصل بين المجالات الزرقاء. من ناحية أخرى ، تتوافق المجالات الزرقاء والحمراء مع مجموعة أميد (C = ONH).
هذه المجموعة قادرة على التفاعل عن طريق جسور الهيدروجين مع سلاسل أخرى ، والتي يمكن أن تعتمد أيضًا ترتيبًا بلوريًا بفضل انتظامها وتناسقها.
بمعنى آخر ، يحتوي النايلون على كل الخصائص اللازمة لتصنيفها على أنها ألياف.
البولي
إنه بوليمر بلاستيكي (بلاستيك حراري بشكل أساسي) شفاف به نوافذ ، عدسات ، أسقف ، جدران ، إلخ. تُظهر الصورة العليا دفيئة مصنوعة من البولي.
كيف هو هيكل البوليمر وأين يأتي اسم البولي؟ في هذه الحالة ، لا يشير بشكل صارم إلى أنيون CO 3 2- ، ولكن إلى هذه المجموعة المشاركة في الروابط التساهمية ضمن السلسلة الجزيئية:
وبالتالي ، يمكن أن يكون R أي نوع من الجزيئات (المشبعة ، غير المشبعة ، العطرية ، وما إلى ذلك) ، مما يؤدي إلى عائلة واسعة من البوليمرات البولي.
البوليسترين
انها واحدة من البوليمرات الأكثر شيوعا في الحياة اليومية. الكؤوس البلاستيكية ولعب الأطفال وعناصر الكمبيوتر والتلفزيون ورأس عارضة الأزياء في الصورة العليا (وكذلك الأشياء الأخرى) مصنوعة من البوليسترين.
يتكون هيكلها البوليمري من اتحاد n ستيرين ، مكونًا سلسلة ذات مكون عطري عالي (الحلقات سداسية):
يمكن استخدام البوليسترين لتجميع البوليميرات المشتركة الأخرى ، مثل SBS (بولي (ستايرين - بوتادين - ستايرين)) ، والذي يستخدم في تلك التطبيقات التي تتطلب المطاط المقاوم.
تترافلوروإيثيلين
يُعرف أيضًا باسم Teflon ، وهو عبارة عن بوليمر موجود في العديد من أواني المطبخ ذات الحركة المضادة للالتصاق (المقالي السوداء). وهذا يسمح للقلي الطعام دون الحاجة إلى إضافة الزبدة أو الدهون الأخرى.
يتكون هيكلها من سلسلة البوليمر "المغلفة" بواسطة ذرات F على كلا الجانبين. تتفاعل هذه F بشكل ضعيف مع الجزيئات الأخرى ، مثل الجزيئات الدهنية ، وتمنعها من الالتصاق بسطح المقلاة.
