عن البوليمرات أول ما يجب معرفته هو أن هذا المركب ذو الوزن الجزيئي المرتفع أصبح يلعب دور أساسي وإن لم يكن كلي في الإستخدامات اليومية فهو مادة أساسية في القطاعات الصناعية اليومية مثل مواد البناء والمواد اللاصقة والورق والملابس واللدائن والألياف والسيراميك والبلورات السائلة والخرسانة ومواد التكسية والمقاوم الضوئي، كما أن هذه المادة تتواجد في أغلب مكونات التربة والكائنات الحية والنباتات وهي هامة جداً في الهندسة الميكانيكية والتغذية وبنية الكائنات الحية والطب وإستكشاف الفضاء والبيئة والصحة والحواسيب ولهذا فيجب العلم إن إستخدام كلمة بلاستيك أو لدائن للإشارة عن البوليمرات هو أمر خاطيء تماماً فالبوليمرات أشمل مِن هذا بكثير.
الخواص الفيزيائية للبوليمرات التفرع
مِن الممكن أن يحدث تفرع للبوليمرات خلال عملية تطور سلاسل البوليمر وهذا الأمر يحدث حينما تلتف سلسلة للخلف وترتبط بجزء سابق منها وحينما تتكسر هذه الإلتفافة تترك أجزاء صغيرة مثل البراعم في سلسلة الكربون الرئيسية.
السلاسل المتفرعة يستحيل أن تصطف في شكل متقارب مِن بعضها البعض كالسلاسل غير المتفرعة وهو ما يؤدي إلى قلة التلامس مابين الذرات في كافة السلاسل المختلفة وهو ما يُقلل كذلك مِن فرص حدوث ثنائيات الأقطاب الدائمة والتي يُمكن أن يحدث لها حث.
كما أنه يوجد بعض الأجزاء مِن السلاسلات ذات الكثافة القليلة والدليل على هذا إنخفاض درجات الذوبان وضعف قوة الشد للبوليمر الناتج فالقوى بين الجزيئات تكون ضعيفة للغاية وكسرها يكون في غاية السهولة.
الإنتظامية الفراغية
الإنتظامية أو الإنتظامية الفراغية يُمكن القول أنها عبارة عن وصف للترتيب المتساوي للأجزاء isomeric للمجموعات الفعالة على السلسلة الكربونية، ومِن الجدير بالذكر أن السلاسل التي لها شكل أيزوتاكتيك تُعرف على أنها السلاسل حيث تكون المجموعات الفعالة بها متواجدة في ناحية واحدة مِن السلسلة مما يُمكنهم مِن الإصطفاف بالقرب مِن بعضهم البعض وتكوين مناطق متبلورة مما يؤدي إلى إنتاج بوليمر ذو صلابة عالية.
وعلى العكس تماماً فإن السلاسل التي تأخذ الشكل أتاكتيك المجموعات فيها تكون متوزعة بطريقة عشوائية على جوانب السلسلة أي أن السلاسل تكون غير مرتبطة مع بعضها البعض بطريقة جيدة ولهذا فإن القوى بين الجزيئات تكون ضعيفة للغاية مما يؤدي لكثافة أقل وقوة شد أضعف ولكن على الصعيد الأخر فإنه يمنح درجة عالية مِن المرونة.
خصائص أخرى للبوليمرات
أهم ما يجب معرفته عن البلوليمرات هو أن البوليمرات بشكل عام وبخاصة الصناعية تتمتع بخاصية اللدونة وبخاصة مع الحرارة مما يعني أنه عند القيام بتسخينها فإنه يُمكن إعادة تدويرها وتشكيلها مرة أخرة، هذا بالإضافة لتمتعها ببعض الخواص الأخرى مثل:
مقاومة المواد الكيميائية
يُمكن ملاحظة هذه الخاصية في العبوات البلاستيكية التي تحتوي على مواد التنظيف حيث يسهل ملاحظة كم أنها شديدة المقاومة للمواد الكيميائية التي يُمكن أن تُسبب أضرار كثيرة لدى ملامستها للجلد.
العزل الحراري والكهربائي
البوليمرات تُستخدم في صناعة مقابص أواني الطبخ فهي عازل ممتاز للحرارة، كما أنها تُستخدم في تعطية الأسلاك الكهربائية وصنع أبواب الثلاجات والكثير مِن الهياكل الخارجية للأدوات الكهربائية الأخرى وهذا لأنها غير موصلة للكهرباء.
خفة الوزن
تُعد البوليمرات أحد المواد الخفيفة للغاية مقارنة مع القوة التي تتمتع بها وهذا الأمر يظهر وبوضوح عند مقارنتها مع المواد الأخرى كالحجارة والنحاس وغيره.
لها الكثير مِن الأشكال والألوان
ما مِن شكل محدد للأشياء التي يُمكن صنعها بإستخدام البوليمرات فمنها يتم تصنيع بعض هياكل السيارات والبوليسترين وعبوات المشروبات الغازية والصوف والحرير الصناعي.
إستخدام البوليمرات في الطب والصناعات الطبية
أصبح مِن الممكن إستخدام البوليمرات في صناعة أوعية حفظ الدم التي تعمل على حفظ الدم مِن التلف، كما أن لهذه المادة دور رائع في صنع الأنابيب التي فيها يتم تمرير الأكسجين دون أن يحترق ، كما أن كثيراً مِن الأجهزة الطبية تعتمد على البوليمرات مثل أجهزة غسيل الكلى وغيره.
أمثلة على البوليمرات
في الحياة اليومية يوجد الكثير مِن الأمثلة الشائعة على البوليمرات مثل:
1- المطاط.
2- البلاستيك.
3- معجون الأطفال.
4- الحمض النووي DNA.
5- البروتينات كالشعر والأظافر.
6- السيلوز المتواجد في الأشجار والأوراق.
أنواع البوليمراتالبوليمرات البلاستيكية أو اللدنة Plastomers
هي عبارة عن مواد عضوية مرتفعة الأوزان الجزيئية تتشكل بتأثير الحرارة والضغط ويُمكن تصنيفها طبقاً لسلوكها الحراري إلى لدائن حرارية Thermoplastics ولدائن تصلد بالتسخين Thermose.
البوليمرات الليفية ( الألياف ) Fibres
هذا النوع مِن البوليمرات يتحمل الإستطالة بمعدل يتراوح ما بين 10% و50% ولكنها ضعيفة الإمتصاص للرطوبة ومرتفعة درجة التبلور فهي تحتوي على قوة ثانوية، ومِن أبرز أمثلتها البولي بروبلين والبوليستر والبولي أكريلونيتريل.
البوليمرات المطاطية Elastomers
هذا النوع مِن البوليمرات يمتاز بقدرته العالية على الإستطالة حيث تتراوح درجة إستطالته ما بين 500% إلى 1000% ثم ترتد لطولها الأصلي، ومِن أشهر نماذج هذا النوع البولي إيزوبرين والبولي بيوتادايين.
الخواص الفيزيائية للبوليمرات التفرع
مِن الممكن أن يحدث تفرع للبوليمرات خلال عملية تطور سلاسل البوليمر وهذا الأمر يحدث حينما تلتف سلسلة للخلف وترتبط بجزء سابق منها وحينما تتكسر هذه الإلتفافة تترك أجزاء صغيرة مثل البراعم في سلسلة الكربون الرئيسية.
السلاسل المتفرعة يستحيل أن تصطف في شكل متقارب مِن بعضها البعض كالسلاسل غير المتفرعة وهو ما يؤدي إلى قلة التلامس مابين الذرات في كافة السلاسل المختلفة وهو ما يُقلل كذلك مِن فرص حدوث ثنائيات الأقطاب الدائمة والتي يُمكن أن يحدث لها حث.
كما أنه يوجد بعض الأجزاء مِن السلاسلات ذات الكثافة القليلة والدليل على هذا إنخفاض درجات الذوبان وضعف قوة الشد للبوليمر الناتج فالقوى بين الجزيئات تكون ضعيفة للغاية وكسرها يكون في غاية السهولة.
الإنتظامية الفراغية
الإنتظامية أو الإنتظامية الفراغية يُمكن القول أنها عبارة عن وصف للترتيب المتساوي للأجزاء isomeric للمجموعات الفعالة على السلسلة الكربونية، ومِن الجدير بالذكر أن السلاسل التي لها شكل أيزوتاكتيك تُعرف على أنها السلاسل حيث تكون المجموعات الفعالة بها متواجدة في ناحية واحدة مِن السلسلة مما يُمكنهم مِن الإصطفاف بالقرب مِن بعضهم البعض وتكوين مناطق متبلورة مما يؤدي إلى إنتاج بوليمر ذو صلابة عالية.
وعلى العكس تماماً فإن السلاسل التي تأخذ الشكل أتاكتيك المجموعات فيها تكون متوزعة بطريقة عشوائية على جوانب السلسلة أي أن السلاسل تكون غير مرتبطة مع بعضها البعض بطريقة جيدة ولهذا فإن القوى بين الجزيئات تكون ضعيفة للغاية مما يؤدي لكثافة أقل وقوة شد أضعف ولكن على الصعيد الأخر فإنه يمنح درجة عالية مِن المرونة.
خصائص أخرى للبوليمرات
أهم ما يجب معرفته عن البلوليمرات هو أن البوليمرات بشكل عام وبخاصة الصناعية تتمتع بخاصية اللدونة وبخاصة مع الحرارة مما يعني أنه عند القيام بتسخينها فإنه يُمكن إعادة تدويرها وتشكيلها مرة أخرة، هذا بالإضافة لتمتعها ببعض الخواص الأخرى مثل:
مقاومة المواد الكيميائية
يُمكن ملاحظة هذه الخاصية في العبوات البلاستيكية التي تحتوي على مواد التنظيف حيث يسهل ملاحظة كم أنها شديدة المقاومة للمواد الكيميائية التي يُمكن أن تُسبب أضرار كثيرة لدى ملامستها للجلد.
العزل الحراري والكهربائي
البوليمرات تُستخدم في صناعة مقابص أواني الطبخ فهي عازل ممتاز للحرارة، كما أنها تُستخدم في تعطية الأسلاك الكهربائية وصنع أبواب الثلاجات والكثير مِن الهياكل الخارجية للأدوات الكهربائية الأخرى وهذا لأنها غير موصلة للكهرباء.
خفة الوزن
تُعد البوليمرات أحد المواد الخفيفة للغاية مقارنة مع القوة التي تتمتع بها وهذا الأمر يظهر وبوضوح عند مقارنتها مع المواد الأخرى كالحجارة والنحاس وغيره.
لها الكثير مِن الأشكال والألوان
ما مِن شكل محدد للأشياء التي يُمكن صنعها بإستخدام البوليمرات فمنها يتم تصنيع بعض هياكل السيارات والبوليسترين وعبوات المشروبات الغازية والصوف والحرير الصناعي.
إستخدام البوليمرات في الطب والصناعات الطبية
أصبح مِن الممكن إستخدام البوليمرات في صناعة أوعية حفظ الدم التي تعمل على حفظ الدم مِن التلف، كما أن لهذه المادة دور رائع في صنع الأنابيب التي فيها يتم تمرير الأكسجين دون أن يحترق ، كما أن كثيراً مِن الأجهزة الطبية تعتمد على البوليمرات مثل أجهزة غسيل الكلى وغيره.
أمثلة على البوليمرات
في الحياة اليومية يوجد الكثير مِن الأمثلة الشائعة على البوليمرات مثل:
1- المطاط.
2- البلاستيك.
3- معجون الأطفال.
4- الحمض النووي DNA.
5- البروتينات كالشعر والأظافر.
6- السيلوز المتواجد في الأشجار والأوراق.
أنواع البوليمراتالبوليمرات البلاستيكية أو اللدنة Plastomers
هي عبارة عن مواد عضوية مرتفعة الأوزان الجزيئية تتشكل بتأثير الحرارة والضغط ويُمكن تصنيفها طبقاً لسلوكها الحراري إلى لدائن حرارية Thermoplastics ولدائن تصلد بالتسخين Thermose.
البوليمرات الليفية ( الألياف ) Fibres
هذا النوع مِن البوليمرات يتحمل الإستطالة بمعدل يتراوح ما بين 10% و50% ولكنها ضعيفة الإمتصاص للرطوبة ومرتفعة درجة التبلور فهي تحتوي على قوة ثانوية، ومِن أبرز أمثلتها البولي بروبلين والبوليستر والبولي أكريلونيتريل.
البوليمرات المطاطية Elastomers
هذا النوع مِن البوليمرات يمتاز بقدرته العالية على الإستطالة حيث تتراوح درجة إستطالته ما بين 500% إلى 1000% ثم ترتد لطولها الأصلي، ومِن أشهر نماذج هذا النوع البولي إيزوبرين والبولي بيوتادايين.
