البوليميرات

عدد المساهمات : 27 تاريخ التسجيل : 12/09/2011

البوليميرات

تعريف البوليميرات

البوليميرات هي جسيمات متعددة الوحدات تتكون نتيجة لعملية البلمرة بين المونوميرات .

انواع البلمرة

1. بلمرة بواسطة الضم : تتم عملية البلمرة بواسطة الضم عندما يحتوي المونومير على رابط زوجي واحد على الاقل بحيث يتم ادخال مبادر لعملية البلمرة لكي يفتح الرابط الزوجي وبذلك يتحول الراديكال الى مادة متعادلة والمونومير يتحول مونومير راديكالي يتفاعل مع جميع المونوميرات المتواجدة بوعاء التفاعل ليتكون البوليمير , وللبوليمير صفات اقوى من المونومير وذلك لانه يحتوي على سلاسل عضوية طويلة الامر الذي يعطي قوى فان دير فالس اكثر من المونومير ونتيجة لذلك ترتفع درجة انصهار البوليمير وصلابته ويصبح استعماله اوسع.

2. بلمرة بواسطة التكثيف : هنالك ظروف بداية عملية البلمرة بالتكثيف وهي ما يلي :
أ) يجب ان يكون الوسط حامضي لتحفيز عملية البلمرة .
ب) المونوميرات في عملية البلمرة يمكن ان تكون على ثلاث حالات :
1. مونومير واحد يحتوي على طرف حامضي او كحولي او اميني .
2. حامض ثنائي وكحول ثنائي في هذه الحالة سوف ينتج بوليمير يسمى بولي استر لانه يحتوي على الرابط الاستيري .
3. حامض ثنائي مع امين ثنائي في هذه الحالة سوف ينتج بوليمير يسمى بولي اميد لانه يحتوي على الرابط الببتيدي , ويعتبر الرابط الببتيدي أقوى من الرابط الاستيري لانه يحتوي على اربطة هيدروجينية .

الحسابات الكيميائية للبوليمير

هنالك بوليميرات تتواجد بالطبيعة مع تفتل عشوائي أي تداخل سلاسل البوليمير مع بعضها ونتيجة لذلك فإن طول البوليمير المتفتل سيكون اقل من طول البوليمير الممدود ( المسحوب ) .

- لحساب طول البوليمير المتواجد مع تفتل عشوائي نستعمل القانون الاتي : r = L * n^1/2

- هنالك بوليميرات تسمى بوليميرات مسحوبة , طول هذه البوليميرات يكون اكبر من طول البوليمير المتفتل , وذلك لان الحسابات للبوليمير المسحوب لا تأخذ بعين الاعتبار التفتل العشوائي الموجود بين وبداخل سلاسل البوليمير .
والقانون الذي يعبر عن طول البوليمير المسحوب هو ما يلي : r = L * n ( هذا الطول غير حقيقي نتيجة لوجود تفتل عشوائي ) .

بحيث ان :
r --> طول البوليمير المتفتل / المسحوب
L --> البعد بين ذرتي كربون وهو ثابت ويساوي 1.27 انجستروم
n --> نسبة التبلور

* نسبة التبلور : وهي عبارة عن عدد الوحدات المتكررة بداخل البوليمير , كلما كان العدد اكبر فإن نسبة التبلور ستكون اعلى ونتيجة لذلك درجة غليان وصلابة وانصهار البوليمير سترتفع.
نسبة التبلور هي عبارة عن النسبة بين الكتلة المولارية للوحدة المتكررة والكتلة المولارية للبوليمير الكلي .

* ملاحظة مهمة : : الطول الحقيقي للبوليمير يعتبر اكبر من طول البوليمير المتفتل وذلك لان هنالك عوامل تمنع التفتل العشوائي وتجعل المقاطع منظمة اكثر . بينما يكون طول البوليمير الحقيقي اصغر من طول البوليمير المسحوب وذلك لان سلاسل البوليمير المسحوب طويلة جداً تحتوي على معيقات للتفتل العشوائي .

العوامل المعيقة للتفتل العشوائي
هنالك عوامل تمنع التفتل العشوائي بداخل سلاسل البوليمير او بين سلاسل البوليمير , فكلما كانت المعيقات للتفتل أكثر نستنتج ان سلاسل البوليمير المتكونة سوف تكون أطول بسبب النظام المتكون نتيجة لوجود المعيقات للتفتل العشوائي .
وهذه المعيقات هي :
1. وجود مجموعات مستوية صلدة ( صلبة جداً ) مثل الحلقة البنزينية والرابط الببتيدي والرابط الاستيري .
2. وجود مجموعات جانبية بحيث ان هذه المجموعات الجانبية تمنع التفتل العشوائي وذلك لانها تأخذ حجم في الفراغ وتجعل عملية دوران السلاسل صعبة وغير ممكنة وذلك يجعل البوليمير منظم اكثر واطول.
3. وجود اربطة قوية بين السلاسل مثل الاربطة الهيدروجينية او قوى فان دير فالس قطبية , بحيث ان هذه الاربطة تمنع التفتل العشوائي وتجعل السلاسل منطمة اكثر بسبب التجاذب والاربطة المتواجدة بينها .

معيقات للتفتل العشوائي أكثر ---> نظام اكثر ---> نسبة تبلور اعلى ---> سلسلة بوليمير اطول

تفاعلات خاصة للبوليميرات

1. بعملية البلمرة بواسطة الضم يتم انقسام الراديكال بداخل وعاء التفاعل وذلك بنسب مختلفة , فيمكن للراديكال ان يعطي نسبة 1:1 او 1:2 وبشكل عام 1: X وعدد مولات البوليمير الناتج يساوي الراديكالات المتفاعلة.
2. للبوليميرات التي تحتوي على طرف كحولي او حامضي سوف يتم تفاعل البوليمير مع القلويات ونتيجة لذلك ينتج مركب ايوني وغاز الهيدروجين .

حلمأة البوليميرات
تتم عملية التحليل المائي للبوليميرات فقط اذا تواجد رابط استيري او ببتيدي بداخل البوليمير , وهنالك نوعان من البوليميرات التي تتم فيها عملية الحلمأة وهي :
1. بوليمير يحتوي على رابط استيري بداخل السلسلة و في هذه الحالة تتم عملية الحلمأة لتنتج المونوميرات الاصلية المكونة للبوليمير.
2. هنالك بوليميرات تمر بعملية الحلمأة ولكن بشكل آخر وذلك لأن الرابط الاستيري يتواجد كمجموعة جانبية لسلسلة البوليمير , في هذه الحالة نواتج الحلمأة تكون بوليمير جديد ومركب كحولي او حامضي.

* ملاحظة : كثرة الاربطة الهيدروجينية بين سلاسل البوليمير تشكّل حاجز لدخول الماء بين السلاسل وتمنع الاذابة بنجاح