تعرف على علم الكيمياء
محتويات الموضوع
تفاعلات البلمرة Polymerization
– البلمرة هي عملية ربط عدد كبير من الجزئيات الصغيرة والبسيطة لتكوين جزئيات ضخمة ذات وزن جزيئي عالي تدعى البوليمرات polymers التى تتكون من وحدات متكررة تعرف الوحدة منه مونومر (monomer) والتي تتحول إلى البوليمر بتفاعل البلمرة.
– يعتبر إنتاج البوليمرات في الدرجة الثانية بعد إنتاج الفولاذ steel كدليل على حيوية النظم الاقتصادية للدول.
– تستعمل هذه المواد في معظم الأشياء من حولنا مثل الملابس والطلاء وهياكل السيارات والأكياس واللدائن وغيرها.
– ونظراً للاستعمالات الواسعة لهذه المواد يجب أن تكون قوية ومستقرة وخاملة كيميائياً.
– ولقد استطاع الكيميائيون أن يربطوا بين التركيب الكيميائي للجزئ المبلمر وبين خواصه الطبيعية حيث أمكن تغيير بعض الخواص بما يتوافق مع استعمالاته.
– إن معظم هذه المواد لا تخضع للتحلل الحيوي لأنها تنتج من عمليات مخبريه أو صناعية وليست عمليات تجري في الطبيعة ، ولكن ليست جميع البوليمرات صناعية حيث يوجد مبلمرات طبيعية مثل الحرير والصوف والبروتينات والنشا.
– تنقسم تفاعلات البلمرة إلى نوعان كما يلي: بلمرة الإضافة – بلمرة التكثيف.
أولاً/ بلمرة الإضافة Addition Polymerization
– هي عبارة عن تفاعلات يتم فيها إضافة عدد كبير من جزيئات الألكين بحيث يكون الناتج الوحيد من التفاعل هو البوليمر.
– مثال : تحت ضغط وحرارة مرتفعين وفي وجود الأكسجين يتعرض الإيثيلين للبلمرة بالإضافة. حيث تُضاف جزيئات الإيثيلين لبعضها وتنتج ألكانات طويلة السلسلة من نوع البلاستيك.
– ومعادلة تفاعلات البلمرة كما يلي:
– يمتاز البولي إيثيلين بأنه غير قابل للذوبان في العديد من السوائل الشائعة نظراً لوزنه الجزيئي الكبير ومقاومته للهجوم الكيميائي وبذلك حل مكان الزجاج والفولاذ والألمونيوم في العديد من الاستخدامات .
– يبدأ تكوين البوليمر بجذر حر أو أيون يمكنه الإضافة إلى المونمر وتنشيطه ويعرف بإسم البادئ initiator حيث ترتبط الخواص الطبيعية للبولي إيثيلين (والبوليمرات الأخرى) بطول السلسلة أو متوسط الوزن الجزيئي كما يلي :-
(1) تركيز البادئ
- إذا كان تركيز البادئ عالياً فأن العديد من سلاسل المبلمر تبدأ بالتكون مباشرة
- وإذا كان تركيز البادئ منخفضا فأن عدد قليل من السلاسل يبدأ في التكون.
(2) عند تساوي جميع العوامل
- كان تركيز البادئ عالياً يتكون العديد من السلاسل القصيرة منخفضة الوزن الجزيئي.
- وإذا كان تركيز البادئ منخفضا فأنه يتكون عدد قليل من السلاسل الطويلة مرتفعة الوزن الجزيئي.
ملاحظات هامة:
– إن نسبة البادئ إلى المونمر هي العامل الرئيسي المتحكم بطول السلسلة في تفاعل البلمرة.
– يستمر تكوين السلاسل بإضافة وحدات إيثيلين متابعة إلى أن يتوقف نمو السلسلة بالاتحاد مع سلسلة متشابهة أو بالتوزيع غير المتكافئ Disproportional
– في الجدول بعض الأمثلة على بوليمرات الإضافة كما يلي:
ثانياً/ بلمرة التكثيف Condensation Polymerization
– تختلف بوليمرات التكثيف عن بوليمرات الإضافة في انفصال جزئ ماء أو جزئ آخر صغير (مثل الكحول) إلى جانب البوليمر.
(1) النايلون Nylon
– ينتج من تفاعل حامض عضوي ثنائي القاعدية مع ثنائي أمين ويسمى بولي أميد.
(أ) النايلون 66
– يعتبر النايلون 66 (nylon 66) أكثر أنواع النايلون شيوعاً.
– هو الذي يتكون من البلمرة المشتركة لحمض Adipic acid مع المركب 1,6-Diamino hexane وكليهما يتكون من 6 ذرات كربون لذلك يسمى نايلون 66.
– معادلة تكوين النايلون 66 كما بالمعادلة التالية:
(ب) النايلون 6
– معادلة تكوين النايلون 6 (nylon 6) كما بالمعادلة التالية:
(2) الداكرون Dacron
– يعرف كذلك باسم تيريلين terylene أو مايلار Mylar.
– معادلة تكوين الداكرون كما بالمعادلة التالية:
