البوليمرات
تكمن أهمية البوليمرات في توفير مجموعة واسعة من المواد ذات الخواص المتنوعة والمميزة، والتي تلبي احتياجاتنا في الحياة اليومية والصناعية.
البوليمرات
تعتبر البوليمرات من الجوانب الأساسية في حياتنا اليومية، فهي تشكل أساساً للكثير من المواد التي نستخدمها يومياً، مثل البلاستيك والمطاط والألياف الاصطناعية، وتلعب دوراً حيوياً في العديد من الصناعات.
تكمن أهمية البوليمرات في توفير مجموعة واسعة من المواد ذات الخواص المتنوعة والمميزة، والتي تلبي احتياجاتنا في الحياة اليومية والصناعية. فهي تساعد في تحسين الأداء والكفاءة للمنتجات، وتسهم في الاقتصاد العالمي بتوفير فرص عمل في صناعات مختلفة.
ومن الجوانب الإيجابية الأخرى، تسهم بعض البوليمرات في الحفاظ على الموارد الطبيعية؛ فعلى سبيل المثال، تساهم البوليمرات القابلة للتحلل في تقليل التلوث البيئي والتخفيف من مشكلة تراكم النفايات.
تعريف البوليمرات:
البوليمرات هي مواد طبيعية أو صناعية تتكون من وحدات متكررة تسمى المركبات الكيميائية المتكررة. يتكون هذا التركيب المتكرر من روابط كيميائية تربط بين هذه المركبات، وهو ما يعطي البوليمر خصائصه الفريدة.
تتميز البوليمرات بأنها تحتوي على مجموعة كبيرة من الوحدات المكررة، وبالتالي يكون لديها القدرة على تكوين سلاسل طويلة جداً، مما يجعلها مادة قوية ومتينة.
البوليمرات هي من صنع الإنسان وتحدث بشكل طبيعي. المطاط ، على سبيل المثال ، مادة بوليمرية طبيعية تم استخدامها لآلاف السنين. لها صفات مرنة ممتازة ، نتيجة لسلسلة بوليمر جزيئية أنشأتها الطبيعة الأم.
بوليمر طبيعي آخر هو اللك ، وهو راتينج ينتج عن حشرة lac في الهند وتايلاند ، والذي يستخدم كأساس للطلاء ، ومانع للتسرب ، وورنيش.
البوليمر الطبيعي الأكثر شيوعًا على وجه الأرض هو السليلوز ، وهو مركب عضوي موجود في جدران خلايا النباتات. يتم استخدامه لإنتاج المنتجات الورقية والمنسوجات والمواد الأخرى مثل السيلوفان.
تشمل البوليمرات الاصطناعية مواد مثل البولي إيثيلين ، وهو أكثر أنواع البلاستيك شيوعًا في العالم الموجود في عناصر تتراوح من أكياس التسوق إلى حاويات التخزين
والبوليسترين ، وهي المادة المستخدمة في صناعة تعبئة الفول السوداني والأكواب التي تستخدم لمرة واحدة.
تعريف البلمرة:
البلمرة هي عملية تكوين بوليمرات اصطناعية عن طريق الجمع بين جزيئات المونومر الصغيرة في سلاسل مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية.
تصنيف البوليمرات على أساس مصدر التوافر:
هناك ثلاثة أنواع من التصنيف تحت هذه الفئة ، وهي البوليمرات الطبيعية والاصطناعية وشبه الاصطناعية.
البوليمرات الطبيعية
تحدث بشكل طبيعي وتوجد في النباتات والحيوانات. على سبيل المثال ، البروتينات والنشا والسليلوز والمطاط.
البوليمرات شبه الاصطناعية
وهي مشتقة من البوليمرات التي تحدث بشكل طبيعي وتخضع لمزيد من التعديلات الكيميائية. على سبيل المثال ، نترات السليلوز وخلات السليلوز.
البوليمرات الاصطناعية
هذه بوليمرات من صنع الإنسان. البلاستيك هو البوليمر الصناعي الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا.
تصنيف البوليمرات على أساس هيكل سلسلة المونومر:
هذه الفئة لها التصنيفات التالية:
البوليمرات الخطية
يندرج هيكل البوليمرات التي تحتوي على سلاسل طويلة ومستقيمة ضمن هذه الفئة. يستخدم كلوريد البولي فينيل PVC ، على سبيل المثال ، ، بشكل كبير في صناعة الأنابيب ، والكابل الكهربائي و هو مثال على البوليمر الخطي.
بوليمرات متفرعة السلسلة
عندما تشكل السلاسل الخطية للبوليمر فروعًا ، يتم تصنيف هذه البوليمرات على أنها بوليمرات متفرعة السلسلة. على سبيل المثال ، البولي إيثيلين منخفض الكثافة.
البوليمرات المتشابكة
لديهم رابطة تساهمية أقوى مقارنة بالبوليمرات الخطية الأخرى. الباكليت والميلامين أمثلة على البوليمرات المتشابكة.
لا يمكن للبوليمرات المتشابكة إعادة الارتباط بعد كسر الرابطة المتصالبة بين الجزيئات. لهذا السبب ، غالبًا ما تظهر البوليمرات المتشابكة سمات مثل القوة العالية والصلابة والخصائص الحرارية .
هيكل البوليمرات:
تتكون معظم البوليمرات من حولنا من عمود فقري هيدروكربوني ، عبارة عن سلسلة طويلة من ذرات الكربون والهيدروجين المرتبطة ، ربما بسبب الطبيعة الرباعية التكافؤ للكربون.
بعض الأمثلة على بوليمرات العمود الفقري للهيدروكربونات هي البولي بروبيلين والبولي بيوتيلين والبوليسترين. أيضًا ، هناك بوليمرات تحتوي على عناصر أخرى في العمود الفقري بدلاً من الكربون. على سبيل المثال ، يحتوي النايلون على ذرات نيتروجين في العمود الفقري للوحدة المتكررة.
استخدامات البوليمرات:
بعض الاستخدامات المهمة للبوليمرات في حياتنا اليومية.
- يستخدم البولي بروبين في مجموعة واسعة من الصناعات ، مثل المنسوجات والتعبئة والتغليف والبلاستيك والطائرات والبناء والحبال ولعب الأطفال ، وغيرها.
- البوليسترين هو أحد أكثر أنواع البلاستيك شيوعًا المستخدمة بنشاط في صناعة التعبئة والتغليف. الزجاجات والألعاب والحاويات والصواني والنظارات والأطباق التي تستخدم لمرة واحدة وخزائن وأغطية التلفزيون هي بعض المنتجات المستخدمة يوميًا المصنوعة من البوليسترين. كما أنها تستخدم كعازل.
- أهم استخدامات البولي فينيل كلوريد هو تصنيع أنابيب الصرف الصحي. كما أنها تستخدم كعازل في الكابلات الكهربائية.
- يستخدم كلوريد البولي فينيل في الملابس والأثاث وقد أصبح مؤخرًا شائعًا في بناء الأبواب والنوافذ أيضًا. كما أنها تستخدم في أرضيات الفينيل.
- تستخدم راتنجات اليوريا فورمالدهايد في صناعة المواد اللاصقة والقوالب والألواح المصفحة والحاويات غير القابلة للكسر وما إلى ذلك.
- يستخدم Glyptal في صناعة الدهانات والطلاء واللك.
- يستخدم الباكليت في صنع المفاتيح الكهربائية ، ومنتجات المطبخ ، والألعاب ، والمجوهرات ، والأسلحة النارية ، والعوازل ، وأقراص الكمبيوتر ، وغيرها.
مستقبل البوليمرات :
مستقبل البوليمرات واعد ومشوق، حيث يشهد تطورات تقنية مثيرة وتحسينات مستمرة في الصناعة البلاستيكية ومجالات البوليمرات الأخرى. هناك عدة اتجاهات وتوقعات لمستقبل البوليمرات:
- البوليمرات القابلة للتحلل: تزداد الاهتمام بالبوليمرات القابلة للتحلل الحيوي، وهي التي يمكن أن تتحلل بسرعة في البيئة دون أن تتسبب في تلويث بيئي طويل الأمد. من المتوقع أن يزداد استخدام هذه البوليمرات في التعبئة والتغليف والأغذية والصناعات الطبية.
- تحسين خواص البوليمرات: تُجرى البحوث والدراسات لتحسين خواص البوليمرات، مثل مقاومتها للحرارة والتآكل والأشعة فوق البنفسجية، وذلك لتعزيز قدراتها وتوسيع نطاق استخداماتها.
- الطباعة ثلاثية الأبعاد: يمثل مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد تطوراً كبيراً في استخدام البوليمرات. يمكن استخدام مواد بوليمرية متقدمة لطباعة أجزاء معقدة ومختلفة في العديد من الصناعات بطريقة فعالة واقتصادية.
- تطبيقات الذكاء الاصطناعي: يُتوقع أن يؤدي التطور المستمر في مجال الذكاء الاصطناعي إلى استخدامات جديدة للبوليمرات، مثل تطوير مواد ذات خواص ذكية وقابلة للتحكم تلقائيًا بالاستجابة للظروف المحيطة.
- الاستدامة وإعادة التدوير: من المتوقع أن تتزايد مبادرات الاستدامة وإعادة التدوير في مجال البوليمرات. قد يتم تطوير مواد بوليمرية قابلة لإعادة التدوير بشكل أكبر وزيادة الجهود لتطبيق عمليات إعادة التدوير المستدامة.
- البوليمرات الذكية والذاتية التشكيل: تعتبر البوليمرات الذكية هي أولئك الذين يستجيبون للتغيرات المحيطة وتتغير خواصها بناءً على ظروف محددة، مثل درجة الحرارة أو التوتر. قد تشهد هذه التقنية مزيدًا من التطوير والتطبيقات في المستقبل.
- تطوير مواد جديدة: يتم التحري عن مواد بوليمرية جديدة تتمتع بخصائص وتطبيقات فريدة تلبي احتياجات المجتمع والصناعة، وهذا يتطلب استمرار البحث والابتكار في مجال كيمياء البوليمرات.
في المجمل، يمثل مستقبل البوليمرات فرصًا كبيرة للتقدم التكنولوجي والابتكار في مجال المواد والتطبيقات. من المتوقع أن تساهم التطورات المستمرة في البوليمرات في تحسين الأداء والكفاءة والاستدامة في الصناعات وتلبية الاحتياجات المتزايدة للمجتمع.
في الختام، البوليمرات هي مواد أساسية تلعب دوراً حيوياً في حياتنا وتشكل أساساً للعديد من المنتجات التي نعتمد عليها يومياً. تطور هذه المواد وتحسينها يستمر باستمرار، مما يفتح الباب لمزيد من التطبيقات والاستخدامات المبتكرة في المستقبل.
2- موقع www.byjus.comأطلعت عليه بتاريخ 25/7/2023.
3- موقع www.livescience.com أطلعت عليه بتاريخ 25/7/2023.
