Back to chapter

21.2:

البوليمرات

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Polymers

Languages

Share

البوليمر سلسلة من الجزيئات الصغيرة،تُسمى مونمر(احادية القسيمة)تتصل ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية. تستطيع الكائنات الحية أن تُنتج البوليمرات،أو يستطيع العلماء أن ينتجوا البوليمرات في المختبر. تشمل البوليمرات الطبيعية على الـ DNA وهو المادة الجينية الموجودة في جميع الكائنات الحية،والبروتينات،والسكريات المتعددة،والليبيدات،لبنات بناء الحياة.المواد البلاستيكية أكثر البوليمرات الصناعية شيوعًا وتحتوي على النايلون،والبولي إيثيلين،والتفلون. عملية ترابط الجزيئات أحادية القسيمة ببعضها البعض لتشكيل جزيء أكبر،تُعرف بالبلمرة. تتبلمر الجزيئات أحادية القسيمة عبر آليتي تفاعل منفصلتين،هما التكثيف والإضافة.تحدث بلمرة التكثيف عندما يرتبط جزيئين أحادييّالقسيمة،يحتوي أحدهما على ذرة هيدروجين متفاعلة ويحتوي الآخر على مجموعة هيدروكسيل مع إطلاق الماء. كناتج ثانوي. تتشكل معظم البوليمرات الطبيعية عبر تفاعلات التكثيف.أما في بلمرة الإضافة،فتُضاف جزيئات أحادية القسيمة ذات روابط كربون ثنائية إلى بعضها البعض،لتشكيل بوليمر دون إطلاق أي ناتج ثانوي عبر إطلاق الذرات. تُعرف البوليمرات التي تتكون من النوع ذاته من الجزيئات أحادية القسيمة بالبوليمرات المتجانسة،أما التي تتكون من أنواع مختلفة من الجزيئات أحادية القسيمة فتُعرف بالبوليمرات غير المتجانسة. السيليولوز،وهو البوليمر الطبيعي الأكثر وفرة،هو بوليمر متجانس من الجلوكوز،بينما الأغاروز،البحري الأصل،هو بوليمر غير متجانس من الجلاكتوز و3, 6-أنهايدرو-أل-جلاكتوبايرانوز.تتفاوت البوليمرات في بنيتها وفقًا لنوع الجزيئات أحادية القسيمة. البوليمرات الخطية،و هي سلاسل طويلة من الجزيئات أحادية القسيمة. على سبيل المثال،السليولوز بوليمر خطي مترابط بواسطة بروابط بيتا 1, 4 الغليكوسيدية.تحتوي البوليمرات المتشعبة على سلاسل تتفرع عن السلسلة الرئيسية،مثل أميلوبكتين،وهو أحد مكونات النشا،الذي يتفرع بعد 24 إلى 30 جزيء أحادي القسيمة بواسطة روابط 1, 6 الغليكوسيدية. تحتوي البوليمرات المتشابكة على سلسلتين أو أكثر ترتبطان ببعضهما في عدة نقاط مثل السلّم،كما في بوليمر السيلكون الصناعي،أو تشكل شبكة معقدة من السلاسل المتشابكة-مثل الجيل المتشكل من البكتينات في المواد الهلامية والمربيات.

21.2:

البوليمرات

كلمة بوليمر مشتقة من الكلمات اليونانية “بولي” وتعني “العديد” وكلمة “مير” وتعني “أجزاء”. البوليمرات عبارة عن سلاسل طويلة من الجزيئات تتكون من وحدات متكررة من جزيئات أصغر، تُعرف بالمونومرات. وهي إما تحدث بشكل طبيعي، مثل الحمض النووي والبروتينات، أو يمكن بناؤها صناعياً، مثل البلاستيك. ولها خصائص هيكلية متنوعة، مثل السلاسل الخطية، السلاسل المتفرعة، أو الشبكات المعقدة، التي تساهم في الخصائص التي تعرضها. بالإضافة إلى ذلك، تحدد المجموعات الوظيفية التي قد تكون موجودة على البوليمر خصائصها بشكل أكبر. يتم تجميع الوحدات الفردية للبوليمر معاً بواسطة روابط تساهمية مستقرة تحدث من خلال عملية بلمرة بالإضافة أو بالتكثيف.

البلمرة بالإضافة

تحدث البلمرة بالإضافة عندما يكون للمونومرات التي تشارك في التفاعل روابط مزدوجة. يتطلب هذا التفاعل وجود جزيء خارجي به إلكترون تكافؤ غير مزدوج لبدء التفاعل. هذا الإلكترون غير المزاوج شديد التفاعل ويشكل رابطة مع إحدى الروابط المزدوجة في المونومر، مما يؤدي إلى أن المونومر يحتوي على إلكترون تكافؤ غير مزدوج. ثم يرتبط إلكترون التكافؤ غير المقترن هذا بمونومر آخر مع روابط مزدوجة تؤدي إلى تفاعل متسلسل حيث يواصل الجزيء إضافة مونومرات أخرى ذات روابط مزدوجة إليه. ينتج عن هذا تكوين سلسلة من المونومرات، مع إضافة واحدة مؤخرًا تحتوي على إلكترون تكافؤ غير متزاوج. يستمر تفاعل الإضافة هذا حتى تتفاعل سلسلتان بهما إلكترونات غير متزاوجة مع بعضها البعض لتشكيل رابطة. هذا يزيل أي إلكترونات تكافؤ غير متزاوجة، مما يؤدي إلى إنهاء التفاعل.

بلمرة التكثيف

تتطلب بلمرة التكثيف، المعروفة أيضًا باسم بلمرة النمو التدريجي، محفزًا، مثل حمض أو إنزيم، ويجب أن تحتوي المونومرات على مجموعتين وظيفيتين تفاعليتين على الأقل، مثل الأمينات أو الأحماض الكربوكسيلية. تتفاعل المجموعات الوظيفية على المونومرات مع بعضها البعض لتشكيل روابط مثل روابط الإستر أو الأميد ويصاحبها فقدان جزيء صغير، مثل الماء. بلمرة التكثيف هي تفاعل أبطأ مقارنةً بالبلمرة بالإضافة، وتتطلب في كثير من الحالات وجود حرارة.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Chapter 20.1: Hydrocarbons.