|
Rating
0
Views
839
|
الاء الطائي
6/8/2011 10:17:33 PM
المكوثر ... أو البوليمر أو البلمر أو المتماثر (بالإنجليزية: Polymer) هو مركب ذو وزن جزيئي مرتفع مكون من وحدات جزئية مكررة. وقد تكون هذه المواد عضوية أو غير عضوية أو عضوية معدنية، وقد تكون طبيعية أو اصطناعية في أصلها. وقد أصبحت المكوثرات تلعب دورا أساسيا وكلّيا في استخدامات الحياة اليومية وذلك بسبب مجموعة خواصها الفريدة. فهي مواد أساسية في القطاعات الصناعية اليومية مثل المواد اللاصقة، ومواد البناء، والورق، والملابس، والألياف، واللدائن، والسيراميك، والخرسانة، والسائل البلوري (Liquid crystal)، والمقاوم الضوئي (photoresists)، ومواد التكسية (coating). كما أن المكوثرات متواجدة في معظم مكونات التربة والنباتات والكائنات الحية. وهي مهمة في التغذية، والهندسة، وعلم الأحياء، الطب، والحواسيب، واستكشاف الفضاء، والصحة، والبيئة[3]. وتستخدم كلمة بلاستيك أو لدائن استخدامًا خطأ للدلالة على المكوثرات، في حين أن المكوثرات تضم أصنافا ضخمة من المواد التركيبيبة والطبيعية المتباينة في الخواص.تشمل المكوثرات الطبيعية غير العضوية الألماس، والجرافيت، والرمل، والأسبستوس، والعقيق، والصوان، والفلسبار (سيليكات الألومنيوم)، والميكا، والمرو، والتلك. تشمل المكوثرات الطبيعية العضوية عديد السكاريد مثل النشا، والسيليلوز، والحموض الأمينية، والبروتينات. وتشمل المكوثرات التركيبية غير العضوية نتريد البورون، والخرسانة، والعديد من الموصلات الفائقة لدرجات الحرارة العالية، والعديد من الزجاجيات. وتمثل مركبات السيلوكسان (Siloxanes) أو عديد السيلوكسان المكوثرات التركيبية العضوية المعدنية.
وتوفر المكوثرات التركيبية في استخدام الطاقة عند مقارنتها مع المعادن. فخفة وزنها تقلل من استهلاك الوقود في العربات والطائرات، وهي تبز معظم المعادن عند قياس القوة نسبة إلى الوزن. وقد طورت المكوثرات فامتلكت خواصًا جيدة وأصبحت اقتصادية التصنيع، كما أمكن استخدامها للأغراض الهندسية فأصبحنا نستخدم المسننات، والمدحرجات، والهياكل المصنعة من المكوثرات.
التسميةنشأ وتطور علم المكوثرات في بيئة صناعية، ولذلك من الطبيعي أن نجد لكل مكوثر اسمًا شائعًا، واسمًا معتمدًا على بنيته حدده الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. وتعرف أغلب المكوثرات بالحروف الأولى من اسمها. مثلا، عديد الستيرين يرمز له PS من اسمه (polystyrene)، والذي يسمى بولي مثيل ميثاكريلات. وتستخدم العديد من الشركات أسماءً تجارية للتعريف بمنتجاتها من المكوثرات. مثلا، فورترل-بولي إستر هي ألياف بولي إيثلين تيرفثالات أو ألياف PET. وقد يكون للمكوثر اسما عاما مثل الرايون، البولي إستر، والنايلون.
الخواص الفيزيائية للبوليمراتتتضمن الخواص الفيزيائية للبوليمرات درجة البلمرة وتوزيع الكتلة المولية.
التفرعيمكن أن يحدث تفرع أثناء غملية تطور سلاسل المكوثر. في بلمرة الراديكالات، يحدث هذا عندما تلتف سلسلة للخلف وترتبط بجزء سابق منها. وعندما تتكسر هذه الالتفافة، تترك أجزاء صغيرة كالبراعم في سلسلة الكربون الرئيسية. السلاسل المتفرعة لا يمكن أن تصطف في شكل متقارب من بعضها مثل السلاسل غير المتفرعة. وهذا يؤدي إلى قلة التلامس بين الذرات في مختلف السلاسل المختلفة، وهذا يقلل فرص حدوث ثنائيات الأقطاب الدائمة أو التي يمكن أن يحدث لها حث. كما أنه يوجد أجزاء من السلاسل ذات كثافة
قليلة. والدليل على ذلك انخفاض درجات الذوبان وضعف قوة الشد للمكوثر الناتج، لأن القوى بين الجزيئات تكون ضعيفة ويمكن كسرها بسهولة.
الانتظامية الفراغيةالانتظامية الفراغية أو الانتظامية تصف الترتيب المتساوي الأجزاء "isomeric" للمجموعات الفعالة على السلسلة الكربونية. السلاسل التي لها شكل أيزوتاكتيك "isotactic" تعرف على أن المجموعات الفعالة بها تكون موجودة في ناحية واحدة من السلسلة. وهذا يمكنهم من أن يصطفوا بالقرب من بعض وتكوين مناطق متبلورة مما ينتج عنه مكوثر ذو صلابة عالية.وبالعكس فإن السلاسل التي يكون لها شكل أتاكتيك "atactic" فإن المجموعات فيها تكون موزعة بطريقة عشوائية على جوانب السلسلة. وعلى هذا تكون السلاسل غير مرتبطة مع بعضها البعض بطريقة جيدة وتصبح القوى بين الجزيئات ضعيفة. وهذا يؤدى لكثافة أقل وقوة شد ضعيفة، ولكنه يعطى درجة عالية من المرونة.المجموعات يمكن أن تتوزع أيضا بطريقة سيندايوتاكتيك "syndiotactic" والتي تكون فيها المجموعات موزعة بطريقة عكسية ولكن بانتظام. ونظرا لأن هذا يعتبر نوع من الانتظامية، فإن السلاسل السيندايوتاكتيك يمكن أن تنظم نفسها بالقرب من بعضها البعض ولكن بالطبع ليس بالدرجة التي تحدث في السلاسل الأيزوتاكتيك. المكوثرات السيندايوتاكتيك يكون لها مقاومة عالية للضغط وأكثر من المكوثرات الأيزوتاكتيك لأن لها مرونة أعلى ناتجة من ضعف القوى بين الجزيئات.
تكوين المكوثراتالكوثرة الإسهاميةالكوثرة الإسهامية هي كوثرة بنوعين أو أكثر من المواحيد. ومثال لذلك مواحيد الحموض الأمينية التي ذكرت من قبل، والتي تتكون منها البروتينات. الكوثرة الإسهامية لمواحيد مختلفة ينتج عنها مكوثرات بخواص مختلفة. فمثلا، الكوثرة الإسهامية لاثنين بكميات قليلة من الهيكسين hex-1-ene هي طريقة لإنتاج بولي إثيلين خطي قليل الكثافة (Linear Low Density Polyethylene LLDPE) "اقرأ بولي إثيلين. تفرعات C4 التي تنتج من الهيكسين تقلل الكثافة وتمنع تكون مناطق متبلورة في المكوثر كما يحدث في البولي إثيلين عالي الكثافة (HDPE). وهذا يعنى أن (LLDPE) يمكن أن يتحمل قوى الشد مع بقائها مرنة.والشكل القادم يوضح نوع معين من الكوثرة الإسهامية تسمى الكوثرة التكاثفية. وفى هذا النوع بالتحديد يطلق جزيء صغير أثناء الكوثرة. في شكل التفاعل الآتي يطلق جزيء الماء ويتكون النيلون. ويمكن التحكم بنوع النيلون (اسمه وخواصه) بمجموعتي R، R المستخدمة.
الكوثرة الجذرية
الكوثرة الكاتيونيةالكوثرة الأنيونيةالكوثرة التكثيفية
الخواص الكيميائية للمكوثرات
القوى بين الجزيئيةتلعب قوى التجاذب بين سلاسل المكوثر دورًا كبيرًا في تحديد خواص المكوثر. ولأن سلاسل المكوثر طويلة للغاية، فإن قوى التجاذب بين الجزيئات تكون أكبر من القوى بين الجزيئات العادية. كما أن السلاسل الطويلة تكون غير متبلورة (طريقة توجهها عشوائية). ويمكن تصور شكل المكوثرات كما لو كانت خيوطا طويلة وكثيرة ومتشابكة، وكلما زاد التشابك، زادت صعوبة فصل أحد خيوطها. وهذه القوى بين الجزيئات تؤدي إلى قوى شد عالية، كما ترفع من درجات حرارة الذوبان.وتحدد القوى بين الجزيئية بالقطبية الثنائية بين المواحيد. المكوثرات التي تحتوى على مجموعات الأميد يمكن أن تكون روابط هيدروجينية مع السلاسل المجاورة، ذرات الهيدروجين الموجبة في مجموعات N-H في أحد السلاسل تنجذب بشدة إلى ذرات الأكسجين في مجموعات C=O الموجودة في سلسلة أخرى. وهذه الروابط الهيدروجينية تؤدى إلى: مثلا، زيادة قوة الشد ودرجة الذوبان للكيفلر. البولي إستر يوجد بينها ترابط ثنائي القطب-ثنائي القطب بين ذرات الأكسجين في مجموعات C=O وذرات الهيدروجين في مجموعات H-C. الترابط ثنائي القطب ليس بقوة الرابطة الهيدروجينية، ولذا فإن درجة حرارة الذوبان وقوة الشد للبولي إثيلين تكون أقل من الكفلر، ولكن البولي استرات يكون لها مرونة أعلى.البولي إثيلين بصفة عامة ليس له ثنائية قطبية دائمة. قوى التجاذب بين سلاسل البولي إثيلين تنتج من قوى فان دير فالس الضعيفة. كما لو كانت الجزيئات محاطة بسحابة من الإلكترونات السالبة. وعند اقتراب سلسلتان من المكوثر من بعضهما البعض، تقوم السحابة الإلكترونية في كل منهما بدفع الأخرى. وهذا يؤدى لتقليل الكثافة الإلكترونية على جانب واحد من سلسلة المكوثر، مما يؤدي لتكون شحنة موجبة صغيرة على هذا الجانب. وهذه الشحنة كافية لجذب سلسلة المكوثر الأخرى. قوى فان دير فالس ضعيفة للغاية، ولذلك، يذوب البولي إثيلين في درجات حرارة منخفضة.
خواص البوليمرتوجد عدة تقنيات معملية تستخدم لتحديد خواص البوليمر، مثل تبعثر الأشعة السينية بزاوية كبيرة، وتبعثر الأشعة السينية بزاوية صغيرة، وتبعثر النيترون بزاوية صغيرة (small angle neutron scattering)، وتستخدم لتحديد التركيب البلوري للبوليمر. وتستخدم تقنية الاستشراب بعبور الهلام في تحديد عدد متوسط الوزن الجزيئي، والوزن المتوسط الوزن الجزيئي وتشتت متعدد إف تى أى أر (polydispersity. FTIR) يستخدم لتحديد التركيب. الخواص الحرارية مثل درجة حرارة التحول الزجاجي يمكن تحديدها باستخدام مسعر المسح التبايني، وتحليل ميكانيكي تحريكي. الالانحلال الحراري المتبوع بتحليل للمكونات الصغيرة يعتبر تقنية أخرى لتحديد التركيب المحتمل للبوليمر.البوليمر المعروف باسم مادة البوليمر يستخدم في صنع الاوراق النقدية في أستراليا ونيوزيلاند كما يستخدم في الأوراق النقدية التذكارية في بعض البلاد.
منقول
وصف الــ Tags لهذا الموضوع
أفضل عشرة أطعمة لمقاومة الشيخوخة والتعب والاكتئاب
|