علم البوليميرات ثورة الحاضر والمستقبل - ساينسوفيليا
علم البوليميرات/ ثورة الحاضر والمستقبل
بقلم: رضا حمدى جلال محمد
مراجعة وتدقيق: دكتور محمد أمين البهنساوى
عزيزى القارئ هل تعلم كيف نشأ علم البوليميرات ؟ ومن هو الأب الروحى لهذا العلم ؟ ومتى أكتشف المطاط ؟ ومتى استخدم لأول مرة كلمة البلاستيك ؟
عزيزى القارئ هل تستخدم الميلامين والمطاط والسليلوز وإطار السيارات ومواسير المياه والورق والزجاج والنايلون؟إذن أنت تتعامل مع مركبات كيميائية تسمى بوليمرات فى هذا المقال سوف نلقي الضوء على تلك المواد التي ساهمت وشكلت الثورة الصناعية منذ أوائل القرن الماضى إلى الآن.
كما نعلم بأن الثورة الصناعية التى بدأت منذ القرن التاسع عشر أثر عليها بعض المركبات الكيميائية ثاثيرََا بالغََا فى الصناعة حتى قادت تلك المركبات الثورة الصناعية ومازالت حتى الآن بكثرة تطبيقاتها والتي سميت بالبوليميرات.
البوليمرات (polymers) : هى كلمة لاتينية تعنى عديد الوحدات وهى عبارة عن تجمع عدد كبير من جزيئات المركبات سواء كانت صناعية أو طبيعية وهى مضاعفات للوحدات الكيميائية البسيطة والتى تسمى المونمرات (Monomers) والتي يتراوح عددها من مائة إلى مليون جزئ لتكوين جزئ عملاق ذات كتلة جزيئية كبيره ويطلق علية مسمى البوليمر
ومن الجدير بالذكر بأن ليست كل البوليمرات مواد صناعية فقط ولكن البوليمرات أيضََا تساهم فى تشكيل العديد من المواد الموجودة فى الكائنات الحية مثل البرويتينات والسليللوز والاحماض النووية ليس هذا فقط ولكن تشكل أساسََا للمعادن مثل معدن الكوارتز والماس والفلدسبار والزجاج والورق والخراسانات والمطاط.
تم اكتشاف مادة الايبونيت (المطاط الصلب) فى اوائل القرن الماضى والتي تتميز بأنها تتحمل درجات الحرارة العالية إلى أن قام العالم جوديير باختراع المطاط المقوى والذى يستخدم فى اطار السيارات حتى الآن وتم تصنيع اكثر من 15 نوع جديد من البوليمرات فى أوائل القرن العشرين وأطلق كلمة البلاستيك لأول مرة سنة 1925.
عملية البلمرة (polymerization) لانتاج البوليمرات :
قاد العالم الالمانى الشهير هيرمان ستودنجر الطريق إلى إنتاج البوليمرات الصناعية والطبيعية حيث قدم مبدأ البلمرة وتطبيقاتة فى بداية العشرينيات من القرن الماضى وحصل على جائزة نوبل للكيمياء بفضل اكتشافاتة العديدة فى مجال الكيمياء الجزيئية التطبيقية
تعرف البلمرة (polymerization) باختصار بأنها الجمع بين الجزيئات الأصغر والتي تسمى المونمرات Monomers فى سلسلة تربطها بروابط تساهمية لإنشاء بوليمرات صناعية ويستخدم عدة عمليات وتفاعلات كيميائية يعتمد بعضها على الحرارة والضغط لتعمل على تغيير تلك الروابط الكيميائية بين المونمرات المربوطة مع بعضها البعض لكي تربط الجزيئات فى كتلة أو بنية واحدة على هيئات مختلفة إما سلسلة طويلة مستقيمة أو متفرعة أو شبكية لتكون البوليمر .
تصنيف البوليمرات :
يتم تصنيف البوليمرات حسب المنشأ وحسب التركيب
بالنسبة للمنشأ هناك ثلاثة أنواع وهى كالآتي:
1- البوليمرات الصناعية: وهى البوليمرات التي يتم تحضيرها بواسطة العلماء وتستخدم فى الصناعة مثل البلاستيك .
2- البوليمرات شبة الصناعية: هى بوليمرات مشتقة من مصادر طبيعية وتعالج معالجة كيميائية أو فيزيائية مثل التريلين .
3- البوليمرات الطبيعية: هى موجوده فى الطبيعة سواء من أصل نباتي أو حيواني تسمى البوليمرات الحيوية مثل المطاط والسليلوز والبروتين .
بالنسبة للتركيب هناك ستة انواع وهى كالاتى:
1- بوليمرات خطية: هى تجمع للمونمرات مع بعضها لتكون سلسله مستقيمة مثل البولي فينيل كلوريد poly phenyl chloride وإختصارها PVC
2- بوليمرات السلاسل المتفرعة: هى تشعب لسلاسل البوليمرات الخطية وتكون من مميزاتها درجة انصهار منخفض.
3- بوليمرات شبكية: هى مونمرات ثنائية أو ثلاثية يتجمع بعضها بروابط تساهمية قوية لتكون شبكة من الروابط بين المونمرات ولكن تلك البوليمرات هشة جدََا مثل الميلامين .
4- البوليمرات الحرارية: هى بوليمرات عند استخدام الحرارة تصبح طرية ويتم تشكيلها حسب الشكل المرغوب به مثل البولى ايثيلين poly ethylene والبولى بروبيلين poly propylene والبولى ستيرين poly styrene .
5- بوليمرات مرنة: مثل المطاط الصناعى Elastomers.
6- الالياف fibers: هى بوليمرات يوجد بين جزيئاتها روابط قوية تتميز بقوة الشد العالية والمرونة مثل النايلون والحرير.
استخدام البوليمرات فى حياتنا اليومية :
1- البولى بروبيلين poly propylene: تستخدم في صناعة المنسوجات والبلاستيك والطائات والبناء والحبال والألعاب.
2- البولى ستيرين poly styrene: تستخدم صناعة بعض أنواع البلاستيك التي تستخدم فى التعبئة والتغليف وكذلك فى الزجاجيات والصواني والاكواب والأطباق التي تستخدم لمرة واحدة كما يستخدم كعازل.
3- البولى فينيل كلوريد poly phenyl chloride: وهو المستخدم فى صناعة أنابيب الصرف الصحى كما أنه يستخدم كعازل فى الكابلات الكهربية ومؤخرََا يستخدم فى بناء الابواب والنوافذ وخراطيم المياه والرى .
4- الباكليت Bakelite: يستخدم فى صناعة المفاتيح الكهربية والعاب الأطفال والعوازل والأسلحة النارية وأقراص الكمبيوتر.
5- الجلابتيل Glyptal: يستخدم في صناعة الدهانات ومواد الطلاء .
6- المطاط Rubber: يستخدم في صناعة الاطارات والمواد المرنة .
7- التريلين Terylene: يستخدم فى صناعة القماش.
8- فى المجال الطبي: هناك أبحاث جارية تهدف إلى تخليق بوليمرات تعمل كنسيج كامل داجل جسم الكائن الحى كالجلد.
من خلال المقال يتضح لنا أن علم البوليمرات علم الحاضر والمستقبل ويقود الثورة الصناعية فى كل المجالات.
المصادر:
التعليقات على الموضوع