تعريف البوليمر وأمثلة

البوليمر كبير مركب تتكون من سلاسل أو حلقات من الوحدات الفرعية المكررة المرتبطة ، والتي تسمى مونومرات. عادة ما تكون البوليمرات عالية ذوبان و نقطة الغليان. لأن الجزيئات تتكون من العديد من المونومرات ، فإن البوليمرات تميل إلى أن يكون لها كتل جزيئية عالية.

تأتي كلمة البوليمر من البادئة اليونانية بولي- ، والتي تعني "الكثير" واللاحقة -مير، والتي تعني "أجزاء". صاغ هذه الكلمة الكيميائي السويدي يونس يعقوب برزيليوس (1779-1848) في عام 1833 ، على الرغم من أن لها معنى مختلفًا قليلاً عن التعريف الحديث. اقترح الكيميائي العضوي الألماني هيرمان ستادينغر (1881-1965) الفهم الحديث للبوليمرات كجزيئات كبيرة في عام 1920.

يمكن تقسيم البوليمرات إلى فئتين. تشمل البوليمرات الطبيعية (تسمى أيضًا البوليمرات الحيوية) الحرير ، المطاط ، السليلوز ، الصوف ، العنبر ، الكيراتين ، الكولاجين ، النشا ، DNA ، واللك. تعمل البوليمرات الحيوية على وظائف رئيسية في الكائنات الحية ، وتعمل كبروتينات هيكلية ، وبروتينات وظيفية ، وأحماض نووية ، وعديد السكريات الهيكلية ، وجزيئات تخزين الطاقة.

يتم تحضير البوليمرات الاصطناعية بواسطة تفاعل كيميائي ، غالبًا في المختبر. تتضمن أمثلة البوليمرات الاصطناعية PVC (بولي فينيل كلوريد) ، والبوليستيرين ، والمطاط الصناعي ، والسيليكون ، والبولي إيثيلين ، والنيوبرين ، و

يمكن تجميع البوليمرات الاصطناعية في فئتين. تصنع اللدائن الحرارية من مادة صلبة سائلة أو ناعمة يمكن تغييرها بشكل لا رجعة فيه إلى بوليمر غير قابل للذوبان عن طريق المعالجة باستخدام الحرارة أو الإشعاع. تميل مواد اللدائن الحرارية لتكون صلبة ولها أوزان جزيئية عالية. يبقى البلاستيك خارج الشكل عندما يتشوه ويتحلل عادة قبل أن يذوب. تشمل أمثلة المواد البلاستيكية الحرارية على الإيبوكسي والبوليستر وراتنجات الأكريليك والبولي يوريثين وإسترات الفينيل. الباكليت ، الكيفلار ، والمطاط المفلكن هي أيضا مواد بلاستيكية حرارية.

بوليمرات حرارية أو اللدائن الحرارية هي النوع الآخر من البوليمرات الاصطناعية. في حين أن لدائن اللدائن الحرارية جامدة ، إلا أن بوليمرات اللدائن الحرارية تكون صلبة عندما تبرد ، ولكنها مرنة ويمكن تشكيلها فوق درجة حرارة معينة. في حين أن بلاستيك اللدائن الحرارية يشكل روابط كيميائية لا رجعة فيها عند الشفاء ، يضعف الترابط في اللدائن الحرارية مع درجة الحرارة. على عكس الثرموستات ، التي تتحلل بدلاً من الذوبان ، تذوب اللدائن الحرارية إلى سائل عند التسخين. تتضمن أمثلة اللدائن الحرارية أكريليك ، نايلون ، تفلون ، بولي بروبيلين ، بولي كربونات ، ABS ، وبولي إيثيلين.

تم استخدام البوليمرات الطبيعية منذ العصور القديمة ، ولكن قدرة البشرية على توليف البوليمرات بشكل متعمد هي تطور حديث إلى حد ما. كان أول البلاستيك من صنع الإنسان النتروسليلوز. وقد ابتكر الكيميائي البريطاني ألكسندر باركس (1812-1890) عملية صنعه عام 1862. عالج السليلوز البوليمر الطبيعي بحمض النتريك ومذيب. عندما تم معالجة النتروسليلوز بالكافور ، أنتج شريط سينمائي، بوليمر يستخدم على نطاق واسع في صناعة الأفلام وكبديل قابل للتشكيل للعاج. عندما تم إذابة النيتروسليلوز في الأثير والكحول ، أصبح كولوديون. تم استخدام هذا البوليمر كضمادة جراحية ، بدءًا بالحرب الأهلية الأمريكية وما بعدها.

كان فلكنة المطاط إنجازًا كبيرًا آخر في كيمياء البوليمر. وجد الكيميائي الألماني فريدريش لودرسدورف (1801-1886) والمخترع الأمريكي ناثانيل هايوارد (1808-1865) بشكل مستقل إضافة الكبريت إلى المطاط الطبيعي ساعد في منعه من أن يصبح لزجًا. تم وصف عملية تقسية المطاط عن طريق إضافة الكبريت وتطبيق الحرارة بواسطة المهندس البريطاني توماس هانكوك (1786-1865) في عام 1843 (براءة اختراع المملكة المتحدة) والكيميائي الأمريكي تشارلز جوديير (1800-1860) في 1844.

في حين أن العلماء والمهندسين استطاعوا صنع البوليمرات ، إلا أنه حتى عام 1922 تم اقتراح تفسير لكيفية تكوينها. اقترح هيرمان ستادينغر الروابط التساهمية التي عقدت سلاسل طويلة من الذرات. بالإضافة إلى شرح كيفية عمل البوليمرات ، اقترح Staudinger أيضًا اسم الجزيئات الكبيرة لوصف البوليمرات.