تعريف البوليمرات وأهميتها فى حياتنا
جميعنا قد سمع عن مصطلح البوليمرات من قبل، ولكن هل نعرف ما هو المعنى الدقيق لهذا المصطلح وما هو التركيب البنائى لتلك المادة، وكيف يتم صناعتها، وما هى أنواعها المختلفة، هذا ما سنعرفه وأكثر فى هذا المقال المقدم من خلال موقع الهندسة.
تعريف البوليمرات
البوليمرات تلك المواد التى أصبحت تشكل أغلب الأدوات والمنتجات التى نستعملها فى حياتنا اليومية، بل هى تشكل مكونات رئيسية داخل أجساد الكائنات الحية.
البوليمرات هى أى مواد طبيعية أو صناعية تتكون من جزيئات كبيرة جداً هذه الجزيئات تسمى بالجزيئات الكبيرة (macromolecules) وتتكون تلك الجزيئات الكبيرة من عدد ضخم من الوحدات الصغيرة التى تعتبر الوحدة البنائية للبوليمر وتسمى ( مونيمر ).
ويعتبر الحد الأدنى من المونيمرات التى يجب أن تكون موجود فى جزىء البوليمر الواحد هو ١٠,٠٠٠ مونيمر، وإذا قلت المادة عن هذا العدد لا يمكن تسميتها بالبوليمر.
البوليمرات في حياتنا
توجد البوليمرات فى كل شىء فى حياتنا تقريبا، بل هى تشكل أجزاء كبيرة جداً من أجسادنا، فنجد الزجاجات والحاويات البلاستيكية والأدوات والعوازل الكهربية وهياكل المركبات وحتى فى مجال التسليح نجد أن البوليمرات قد دخلت فيه بشكل كبير.
أما عن البوليمرات الطبيعية فنجد أن معظم الأجزاء الصلبة من جميع النباتات من البوليمرات وذلك مثل السليلوز واللجنين والراتنجات المختلفة،فنجد مثلا أن السليلوز هو بوليمر متعدد السكاريد حيث أن المونيمر المكون له هو وحدات السكر.
ونجد فى جسم الإنسان البروتينات والإنزيمات والأحماض النووية RNA,DNA جميعهم من البوليمرات، لذلك كان من المهم معرفة تلك المواد بشكل دقيق.
خصائص البوليمرات
إذا نظرنا إلى البوليمرات بشكل عام سنجد أنها تتكون من عدد ضخم من المونيمرات وهذا يُفسر لنا التغير الكبير الذى يحدث فى خصائص المواد عندما تكون البوليمر، فنجد أن البوليمرات بشكل عام لها الخصائص التالية :-
- تتكون من سلاسل متشابكة مع بعضها البعض وهذه السلاسل لا تكون متكافئة فى الحجم أو الكتلة.
- البوليمرات يحدث لها انتفاخ أو بمعنى آخر تباعد فى السلاسل المكونة لها إذا وُضعت فى مُذيب غير مناسب لها حتى وإن كان هذا المُذيب يمكنه إذابة المونيمر نفسه، وهذا نلاحظة فى انتفاخ الخشب إذا وضع فى الماء لفترة طويلة.
- البوليمرات لها لزوجة عالية جداً ووزن جزيئى عالى وتكون مُعقدة التركيب بالمقارنة بالمونيمرات.
تعرف على السبائك المعدنية من هنا
كيف يتكون البوليمر ؟
البوليمرات كما ذكرنا تتكون من سلاسل مترابطة هذه السلاسل عبارة عن مركبات ضغيرة تسمى الوحدات المتكررة ( Repeating unit ) وهذه الوحدات تتفاعل مع بعضها بواحدة من طريقتين:
- الأولى: طريقة الإضافة، ويحدث فيها تشابك بين المونيمرات براوابط كيميائية بدون أى تغير أو فقد فى الجزيئات.
- الثانية: طريقة التكاثف وفيها يتم الإرتباط بين المونيمرات مع فقد جزىء صغير كالماء مثلاً.
أما الوحدات البنائية تلك فقد تكون متماثلة ويسمى البوليمر وقتها متجانس، وقد تكون مركبات مختلفة ويسمى البوليمر فى هذه الحالة غير متجانس.
أنواع البوليمرات
يتم تقسيم البوليمر إلى أقسام عدة فحسب المصدر يمكن تقسيمه إلى طبيعى أو صناعى أما بالنسبة لتأثير الحرارة عليه فيمكن تقسيمه إلى :
- (Thermosetic) وهو البوليمر الذى لا ينصهر بالحرارة بل يحدث له إحتراق
- (Thermoplastic) وهو البوليمر الذى يحدث له انصهار عند درجات الحرارة العالية.
أما عن الخصائص الفزيو كيميائية فيُقسم إلى
- Elastomer polymer وهو البوليمر المطاطى القابل للتطبيع
- Plastomer polymer وهو البوليمر اليابس والغير قابل للتطبيع.
أما بالنسبة للإذابة فتنقسم إلى بوليمرات يمكن إذابتها بالمذيب المناسب وهى البوليمرات الخيطية أو المتفرعة، وبوليمرات لا تذوب أبداً وهى البوليمرات الشبكية، ويرجع ذلك كله إلى طريقة ارتباط السلاسل مع بعضها.
أمثلة على البوليمر
بعد أن عرفنا تركيب البوليمرات وأهم التقسيمات لهذه المركبات نذكر هنا بعض الأنواع الصناعية ومنها
- Polypropylene (PP) يستخدم هذا البوليمر فى صناعة هياكل المركبات وفى قطع الأثاث وأدوات التغلف.
- Polyvinyl chloride (PVC) يستخدم هذا البوليمر فى صناعة المواسير والأرضيات والأدوات والكابلات الكهربية
- Polystyrene (PS) يستخدم هذا البوليمر فى صناعة أدوات التغليف والفوم والملابس وكذلك اللعب وأدوات الأطفال.
- Polyester يستخدم هذا البولبمر فى صناعة الملابس وقطع غيار السيارات والإكسسوارات ومقاومات الصدأ والتآكل
وتستخدم البوليمرات بشكل عام فى صناعة الدهانات والورنيش والمزيلات، وكذلك تستخدم فى العوازل وصناعة أدوات الطعام.
وما زل العلماء يبتكرون كل يوم أنواع جديدة من البوليمر يتم توظيفها حسب الغرض المناسب، إلى هنا ينتهى مقالنا المهم عن البوليمرات ولكن لم تنتهى رحلتنا بعد فى عالم الكيمياء تابعونا على وسائل التواصل الإجتماعي لموقع الهندسة :-
