تطبيقات البوليمرات العضوية في حياتنا اليومية - ساينسوفيليا
تطبيقات البوليمرات العضوية في حياتنا اليومية
واحد من أهم فروع علم الكيمياء، شدّ إنتباه العالم في الأونة الأخيرة، فأخذ العلماء يلهجون بذكره، ويفتخر به متخصصوه! ويدخل المنشغلين به حظيرة التاريخ والعالمية من أوسع باب، ولا عجب في ذلك، فذاك علم له من التطبيقات ما لا يخلو بيتُ واحد منها في العالم، وقد انفردت به دول على دول؛ حيث امتلكت المقوّمات والآليّات لتصنيع تطبيقات هذا العلم. وكم من الاستخدامات العظيمة التي حظي بها ذاك العلم عن غيره!. إنه علم البوليمرات الذي له عديد من التطبيقات في كل مجالات الحياة.
فهل تعلم أنّ تطبيقات هذا العلم وسعت تقريبا كل شيء نستخدمه في حياتنا اليومية: من مواسير المياه، وأكياس البلاستيك، والسجّاد، والمفروشات، وأواني الطبخ وخاصة "التيفال" ؟!. نعم، بل كل يوم يخرجُ لنا الباحثون بتطبيقات مذهلة!. والحديث عن موضوع علم البوليمرات الذي هو علم الحاضر والمستقبل، موضوع واسع الأرجاء مترامي الأطراف، ولكن يكفينا أن نعرج علي مجملة، فنأخذ من كل بستان زهرة، ومن كل نبع قطرة.
البوليمرات (polymers)
مصطلح (بوليمر - polymer) يتألف من كلمتين: كلمة (بولي - poly)، تعني باللغة اللاتينية:كبير وعديد، وكلمة (مر - mer)، تعني أيضًا باللاتينية: جزئ أو وحدة. إذًا مصطلح (بوليمرات - polymers)، يعني: جزيئات كبيرة أو وحدات عديدة. و طريقة تكوين تلك الجزيئات الكبيرة العديدة العملاقة (البوليمرات)، هي عملية كيميائية تُسمى "بالبلمرة".
عملية البلمرة (polymerization)
هي عملية تجميع عدد كبير من الجزيئات الصغيرة البسيطة لتكوين جزيئات كبيرة عملاقة ذات كتلة جزيئية كبيرة (بوليمر) تحت ظروف مختلفة من التفاعلات الكيميائية والجزيئات البسيطة الصغيرة التي يتكون منها البوليمر الكبير، تُسمى [المونومرات] وقد تصل إلى مليون مونومر. [مونومر monomer = جزئ صغير؛ حيث (مونو mono :صغير & مر mer: جزئ )].
تفاعلات البلمرة (polymerization reactions)
فتحت تفاعلات البلمرة الباب على مصراعيه لكثير من التطبيقات التي عملت على ازدهار الحياة.
تنقسم تفاعلات البلمرة إلى نوعين: تفاعلات الإضافة، و تفاعلات التكاثف. وإليك التوضيح:-
النوع الأول تفاعلات الإضافة: وهي إضافة عدد كبير من جزيئات مركب واحد صغير غير مشبع لتكوين جزئ واحد كبير مشبع له نفس الصيغة الأولية. ومثال على ذلك: بلمرة مركبات (الإيثلينEthylene ) لتكوين مركب (البولي إيثلينpoly ethylene). وتحدث عملية تكوين البولي إيثلين عن طريق تسخين الإيثلين عند درجات حرارة عالية، وضغط يصل إلى عشرة آلاف ضغط جوي، وفي وجود مادة بادئة للتفاعل كمادة فوق الأكسيد H2O2.
والبوليمرات الناتجة عن هذا النوع من تفاعلات البلمرة كثيرة جداً ولها استخدامات رائعه، وإليك بعض منها:-
1. البولي إيثلين B.E: بوليمر يتمتع بالليونة والمرونة. يُستخدم في تصنيع الأكياس البلاستيك، والزجاجات والخراطيم البلاستيك.
2. البولي بروبين p.p: بوليمر كبير ذو خواص صلبة وقوية. يتم تصنيع منه السجّاد، والمفارش، الشكائر البلاستيك، والمعلبات البلاستيكية.
3. البولي كلورو إيثيلين: بوليمر تجمع خواصه بين الليونة والقوة. يُستخدم في تصنيع مواسير الصرف الصحيْ الأحذية، عوازل الأرضيات، جراكن الزيوت، خراطيم المياه.
4. البولي رباعي فلورو إيثيلين (التفلون): هذا البوليمر يتحمل الحرارة، وغير قابل للالتصاق، لذاك يُستخدم في تبطين أواني الطهي (التيفال)، كذلك يعمل كعازل للكهرباء، ويصنع منه خيوط الجراحة.
5. بولي بيوتادايين: بوليمر يتكون عن طريق بلمرة مركب "بيوتادايين" باستخدام عوامل حفازة معينة. ويستخدم ذاك البوليمر في صناعة إطارات السيارات.
6. بوليمر النيوبرين(Neoprene): بوليمر يتكون عن طريق بلمرة مركب "كلوروبرين ". يستخدم هذا البوليمر في صناعة كعوب الأحذيةْ والإطارات، والسيور الناقلة.
النوع الثاني تفاعلات التكاثف: وهي تفاعلات تتم بين مونومرين مختلفين ،يحدث بينهما تكاثف وارتباط مع فقد جزئ ماء . ويتكون بوليمر مشترك جديد. ومثال ذلك: تكوين الباكليت، وتكوين الداكرون، والنوفولان.....إلخ.
1. الباكليت: نوع من البلاستيك الشبكي، يتحمل الحرارة و مقاوم للكهرباء، يُستخدم في تصنيع الأدوات الكهربية وطفايات السجائر. ما كيفية تكوينه إذا ؟
يتفاعل جزئ الفورمالدهيد مع جزيئين من الفينول في وجود وسط قلوي، فيخرج جزئ ماء، ويتكون بوليمر مشترك، وترتبط جزيئات البوليمر بالتتابع، فيتكون بوليمر شبكي يُسمى (الباكليت).
2. نسيج الداكرون: عند تفاعل حمض التيرفثاليك مع كحول الإيثيلين جليكول في وجود وسط قاعدي،ثم نزع جزئ ماء، يتكون بوليمر مشترك، وبالتتابع بين جزيئات هذا البوليمر يتكون الداكرون. ويُسمى بوليمر الداكرون بالبولي إستر؛ حيث تم بين حمض وكحول. ويُستخدم بوليمر الداكرون في صناعة المنسوجات والملابس، وكذلك يُصنع منه صمامات أنابيب تستبدل بالشرايين التالفة في القلب.
3. النوفولان: يتفاعل الفينول مع الفورمالدهيد في وجود وسط حمضي؛ ليُكوّن مركب "مثيلول فينول" ، من خلال تفاعل عدد كبير من هذا المركب، يتكون بوليمر اسمه البولي مثيلول فينول أو المشهور باسم "النوفولان". وهو بوليمر يستخدم في صناعة مفاتيح الكهرباء، وهياكل الراديو والتليفزيون.
أهمية البوليمرات في حياتنا اليومية
من خلال العرض السابق لأقسام تفاعلات البلمرة، قد رأينا أنّ تطبيقات هذا العلم وسعت كل شيء في حياتنا تقريبا ومنها :
1. كل أنواع مواسير السباكة، وخراطيم المياه عبارة عن بوليمرات.
2. كل منتجات البلاستيك عبارة عن بوليمر.
3. كل أنواع كاوتشات السيارات عبارة عن بوليمرات.
4. كل أنواع المطاط عبارة عن بوليمرات عضوية.
5. السجاد والمفروشات وعوازل الأرضيات.
6. المنسوجات والملابس الداكرون.
7. طفايات السجائر وعوازل الكهرباء.
8. صمامات القلب الصناعية.
9. تصنيع البروتينات.
دخلت البوليمرات في الأدوية والأصباغ والدهانات.....إلخ
المراجع العلمية:
International( p) ltd, publishers, (1986).V..R.Gowariker, N.V.Viswanath,Jayadev Sreedhar. " polymer science ". New Age M.F.Matiz." Application of Synthetic The polymer in clinical medicine ". Bio surface and Biotribology, 1 (2015):161-176.
Gary Wnek. "Polymer". book of Encyclopedia of Biomaterials and Biomedica Engineering, (2008):1279-1285
A. F. JOHNSON."Uses and applications of polymers".in book of Polymer Reactor Engineering ( pp.1-43),printed by Springer Science+ Business Media,B.V. doi:10.1007/978-94-
استفدت كتير من المعلومات بس لو فيه معلومات اكتر شوية عن الرسومات او الاشكال الفراغية وشكل كروكى يوضح كان هيبقى افضل تجربة
ردحذف