خصائص البوليمرات

تمتلك البوليمرات العديد من الخصائص الرائعة مثل المرونة، والقوة، والخفة، والمقاومة للتآكل، وهي تحظى بشعبية كبيرة بسبب تلك الخصائص.

البوليمرات هي جزيئات كبيرة يتم إنشاؤها بواسطة الرابطة التساهمية لوحدات المونومر.

 تُستخدم البوليمرات عمليًا في كل جانب من جوانب الحياة ، بما في ذلك الملابس ، وإنتاج البلاستيك ، والتطبيقات الصناعية ، والطب ، وطب الأسنان ، وما إلى ذلك.

تُستخدم البوليمرات في مجموعة متنوعة من الصناعات بناءً على صفاتها الفيزيائية والكيميائية ، مثل الحبال القوية المستخدمة في نقل الأوزان في المصانع ومواقع البناء.

خصائص البوليمرات الفيزيائية :

تؤثر البنية ونوع وحدات المونومر التي تتولد منها البوليمرات والعناصر الأخرى على صفات البوليمر. فيما يلي بعض الخصائص الفيزيائية  للبوليمرات:

1-قوة الشد : تكمن قوة شد البوليمر في قدرته على التمدد دون أن ينكسر. تحدد ميزة البوليمرات هذه قوتها البدنية ومتانتها.

2-نقاط الانصهار والغليان: تحتوي البوليمرات على نقاط انصهار وغليان عالية للغاية. السلاسل الأطول تعني قوى أقوى بين الجزيئات ، وبالتالي نقاط انصهار وغليان أعلى.

3- الصلابة : البوليمرات الصلبة تقاوم المواد الصلبة التي تخترقها. يتم توظيفهم في بناء الإلكترونيات ويمكنهم تحمل البلى وكذلك الخدوش.

4- بناءً على اختلافات الكثافة ، يتم تصنيف البوليمرات على أنها بوليمرات عالية الكثافة أو بوليمرات منخفضة الكثافة.

5-السعة الحرارية / التوصيل الحراري :  يحدد هذا مدى فعالية البوليمر كعازل للحرارة. يتم تحديد التوصيل الحراري للبوليمر من خلال صلابة جزيئاته.

6-التمدد الحراري : تحدد هذه الخاصية مقدار تمدد البوليمر أو انكماشه عند تعرضه للحرارة أو البرودة.

7-المرونة : تمتد البوليمرات ذات الروابط الضعيفة بين الجزيئات أكثر وتكون أكثر مرونة.

8- التبلور : قد تتكون البوليمرات الاصطناعية من مناطق بلورية (أكثر ترتيبًا ، شبيهة بالبلورات) وغير متبلورة (أقل ترتيبًا) ؛ يمكن التعبير عن درجة التبلور من حيث جزء الوزن أو جزء الحجم من المادة البلورية.
ملحوظة: درجة التبلور ، والتي تتراوح من صفر لبوليمر غير متبلور تمامًا إلى واحد لبوليمر نظري متبلور تمامًا.

خصائص البوليمرات الكيميائية :

التفاعلية والترابط – الارتباط التساهمي القوي والقوى الضعيفة المختلفة بين جزيئات البوليمر ، مثل الترابط الهيدروجيني ، تحدد خصائص مثل التفاعل.

في حالة الدهانات ، يؤثر التصاق البوليمرات على السطح وتفاعلها مع الطلاء والبيئة الخارجية على جودتها.

التحلل البيولوجي: يمكن أن تتحلل البوليمرات بواسطة المُحلِّلات. البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي ، مثل المطاط ، قابلة للتحلل البيولوجي ، ولكن البوليمرات الاصطناعية ليست كذلك.

يمكن أن يتحمل البوليمر المواد الكيميائية مما يجعله مادة بناء مناسبة في مختلف الظروف.

خصائص البوليمرات الميكانيكية :

تشير الخاصية الميكانيكية للبوليمر إلى قدرته على مقاومة أو تحمل القوة الفيزيائية.

إنه أحد أهم الاعتبارات عند تحديد ما إذا كان سيتم استخدام نوع معين من البوليمر أم لا. فيما يلي بعض هذه الخصائص:

1-القوة:  تُعرَّف قوة البوليمر على أنها أقل قوة أو إجهاد مطلوب لكسر عينة من ذلك البوليمر. تعد قوة الشد وقوة الالتواء وقابلية الانضغاط والمرونة من أنواع مختلفة من قوة البوليمر.

2-معامل يونغ : يحدد قدرة البوليمر على التمدد والتشويه. إنه قياس صلابة البوليمر.

3-المتانة: تحدد المنطقة الواقعة تحت منحنى الإجهاد والانفعال صلابة البوليمر.

4-اللزوجة المرنة : يقوم هذا المقياس بتقييم كل من المرونة واللزوجة. يحدث نتيجة التلامس العابر بين جزيئات الألياف. البوليمرات ، عند إطلاقها بعد التمدد ، تعود إلى شكلها السابق بسبب هذه الخاصية.

يتم تحديد خصائص البوليمرات بشكل أساسي من خلال ثلاثة عوامل:

• المواد الكيميائية التي تستخدم في صنع البوليمرات.

• طول السلسلة ونوع الروابط بين البوليمرات وطبيعة المجموعة الوظيفية الموجودة في نهاية المونومرات كلها عوامل تؤثر على البلمرة.

• أحد الجوانب الأساسية التي تحدد خصائص البوليمرات هو نوع وحدات المونومر المبلمرة لتشكيل وحدات التكرار.

العوامل المؤثرة على خصائص البوليمرات :

• درجة الحرارة – البوليمرات حساسة لدرجة الحرارة ؛ مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد مرونتها وقوتها الانضغاطية. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد الطاقة الحركية للجزيئات ، لكن معامل يونغ ينخفض.

• طول سلسلة البوليمر – يمكن افتراض أنه مع ارتفاع طول سلسلة البوليمرات ، تزداد قوتها أيضًا.

• التفرع – تزداد القوة الميكانيكية للبوليمرات مع زيادة التفرع. على سبيل المثال ، يحتوي البولي إيثيلين الخطي على درجة عالية من التبلور ولكن خصائص ميكانيكية سيئة. نتيجة التفرع ، تصبح البوليمرات أكثر صلابة وقوة.

• الارتباط المتقاطع: عندما تكون سلاسل البوليمر مرتبطة بشكل كبير عن طريق روابط تساهمية قوية ، تزداد قوتها ، مما يجعل الانصهار أكثر صعوبة.

وفي الختام، البوليمرات هي مواد فريدة ومتعددة الاستخدامات تلعب دورًا حيويًا في حياتنا اليومية وفي الصناعات المختلفة. تمتلك البوليمرات العديد من الخصائص الرائعة مثل المرونة، والقوة، والخفة، والمقاومة للتآكل، وهي تحظى بشعبية كبيرة بسبب تلك الخصائص.

ومن المؤكد أن تطور استخدام البوليمرات سيستمر في المستقبل، وربما سترى تقنيات جديدة ومبتكرة تستند إلى البوليمرات تغير من مجرى الصناعات وتحسن من جودة حياتنا.

المراجع :

1- موقع www.chem.libretexts.org أطلعت عليه بتاريخ 25/7/2023.

2- موقع www.unacademy.com أطلعت عليه بتاريخ 25/7/2023.

3- موقع www.theconstructor.org أطلعت عليه بتاريخ 25/7/2023.