بحث عن البوليمرات

يجب أن ندرك أن البوليمرات هي مركبات ذات وزن جزيئي عالي وتلعب دورا أساسيا في العديد من الصناعات اليومية، مثل صناعة المواد اللاصقة والورق والملابس واللدائن والألياف والسيراميك والبلورات السائلة والخرسانة ومواد التكسية والمواد المقاومة للضوء. كما أن هذه المواد تشكل جزءا كبيرا من تربتنا والكائنات الحية والنباتات، وتلعب دورا مهما في الهندسة الميكانيكية، والتغذية، والبنية الخلوية، والطب، واستكشاف الفضاء، والبيئة، والصحة، والحواسيب. لذلك، يجب تجنب استخدام مصطلحات “بلاستيك” أو “لدائن” للإشارة إلى البوليمرات فقط، حيث أن البوليمرات تشمل مجموعة واسعة من المركبات.

الخواص الفيزيائية للبوليمرات

 التفرع

يحدث تفرع البوليمرات خلال عملية تطور سلاسل البوليمر، ويحدث ذلك عندما تنحني سلسلة بوليمرية للوراء وترتبط بجزء سابق منها، وعندما تنكسر هذه الانحناءات، يترك أجزاءً صغيرةً تشبه البراعم في سلسلة الكربون الرئيسية.

لا يمكن ترتيب السلاسل المتفرعة بشكل متقارب مثل السلاسل الخطية، مما يؤدي إلى تقليل التلامس بين الذرات في مختلف السلاسل وتقليل فرص حدوث الثنائيات الأقطاب الدائمة التي يمكن حدوثها بسهولة في السلاسل غير المتفرعة.

هناك بعض الأجزاء في السلاسل البوليمرية التي تتميز بكثافة منخفضة، ويدل على ذلك انخفاض درجات الذوبان وضعف قوة الشد للبوليمر الناتج، حيث تكون القوى بين الجزيئات ضعيفة للغاية ويمكن كسرها بسهولة.

 الإنتظامية الفراغية

الإنتظامية أو الإنتظامية الفراغية يُمكن القول أنها عبارة عن وصف للترتيب المتساوي للأجزاء isomeric للمجموعات الفعالة على السلسلة الكربونية، ومِن الجدير بالذكر أن السلاسل التي لها شكل أيزوتاكتيك تُعرف على أنها السلاسل حيث تكون المجموعات الفعالة بها متواجدة في ناحية واحدة مِن السلسلة مما يُمكنهم مِن الإصطفاف بالقرب مِن بعضهم البعض وتكوين مناطق متبلورة مما يؤدي إلى إنتاج بوليمر ذو صلابة عالية.

وعلى العكس تماماً فإن السلاسل التي تأخذ الشكل أتاكتيك المجموعات فيها تكون متوزعة بطريقة عشوائية على جوانب السلسلة أي أن السلاسل تكون غير مرتبطة مع بعضها البعض بطريقة جيدة ولهذا فإن القوى بين الجزيئات تكون ضعيفة للغاية مما يؤدي لكثافة أقل وقوة شد أضعف ولكن على الصعيد الأخر فإنه يمنح درجة عالية مِن المرونة.

خصائص أخرى للبوليمرات

أهم ما يجب معرفته عن البليمرات هو أن البوليمرات بشكل عام وخاصة في الصناعة تتميز بخاصية اللدونة، وخاصةً عند تعرضها للحرارة، مما يعني أنه يمكن إعادة تدويرها وتشكيلها مرة أخرى، بالإضافة إلى بعض الخصائص الأخرى مثل:

 مقاومة المواد الكيميائية

يمكن ملاحظة هذه الخاصية في العبوات البلاستيكية التي تحتوي على مواد تنظيف، حيث يمكن ملاحظة مدى مقاومتها الشديدة للمواد الكيميائية التي يمكن أن تتسبب في أضرار كثيرة للبشرة عند ملامستها.

 العزل الحراري والكهربائي

تستخدم البوليمرات في صناعة مقالي وأواني الطبخ؛ فهي عازلة ممتازة للحرارة، كما يتم استخدامها في عزل الأسلاك الكهربائية وصنع أبواب الثلاجات وهياكل خارجية للعديد من الأدوات الكهربائية الأخرى، وذلك لأنها غير موصلة للكهرباء.

 خفة الوزن

تُعتبر البوليمرات من المواد الخفيفة جدًا، بالمقارنة مع القوة التي تتمتع بها، ويتضح هذا بشكل واضح عند مقارنتها بالمواد الأخرى مثل الحجر والنحاس وغيرها.

لها الكثير مِن الأشكال والألوان

لا يوجد شكل محدد للأشياء التي يمكن صنعها باستخدام البوليمرات، فمن بينها يتم تصنيع بعض هياكل السيارات والبوليسترين وعبوات المشروبات الغازية والصوف والحرير الصناعي.

إستخدام البوليمرات في الطب والصناعات الطبية

أصبح من الممكن استخدام البوليمرات في صناعة أوعية حفظ الدم لحمايته من التلف، وتلعب هذه المادة دورا مهما في صنع الأنابيب التي يتم تمرير الأكسجين من خلالها دون أن يحترق. كما تستخدم البوليمرات في العديد من الأجهزة الطبية مثل أجهزة غسيل الكلى وغيرها.

 أمثلة على البوليمرات

في الحياة اليومية يوجد الكثير مِن الأمثلة الشائعة على البوليمرات مثل:
1- المطاط.

2- البلاستيك.
3- معجون الأطفال.

4- الحمض النووي DNA.
5- البروتينات كالشعر والأظافر.
6- السيلوز المتواجد في الأشجار والأوراق.

أنواع البوليمرات

البوليمرات البلاستيكية أو اللدنة Plastomers

تتكون هذه المواد العضوية ذات الأوزان الجزيئية العالية بتأثير الحرارة والضغط، ويمكن تصنيفها وفقًا لسلوكها الحراري إلى البلاستيك الحراري Thermoplastics والبلاستيك الحراري الصلب Thermoset.

 البوليمرات الليفية ( الألياف ) Fibres

هذا النوع من البوليمرات يتحمل الإستطالة بمعدل يتراوح ما بين 10% و50%، ولكنه ضعيف في الإمتصاص للرطوبة ويتميز بدرجة تبلور عالية، ويحتوي على قوة ثانوية، ومن أبرز أمثلته البولي بروبلين والبوليستر والبولي أكريلونيتريل.

 البوليمرات المطاطية Elastomers

يتميز هذا النوع من البوليمرات بقدرته العالية على الإطالة، حيث تتراوح درجة الإطالة من 500 إلى 1000 في المائة، ثم تعود إلى طولها الأصلي، ومن أشهر أمثلة هذا النوع من البوليمرات البولي إيزوبرين والبولي بيوتادايين.