المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر



الشكل الهندسي للبوليمر  
  
621   10:28 صباحاً   التاريخ: 2024-04-03
المؤلف : د. محمد فكري الهادي
الكتاب أو المصدر : اساسيات كيمياء البوليمرات والغروانيات
الجزء والصفحة : ص 32-35
القسم : علم الكيمياء / الكيمياء الصناعية / مواضيع عامة في الكيمياء الصناعية /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 10-10-2016 1659
التاريخ: 24-7-2016 2077
التاريخ: 2024-06-15 515
التاريخ: 12-2-2016 6017

يحتل تعيين الشكل الهندسي للجزئ الضخم أهمية كبيرة إلى جانب تعيين البنية الكيميائية للحلقات الأساسية ونظام تناوبها ووضعها الفراغي وذلك عند دراسة بنية جزئ البوليمر الضخم. وتقسم البوليمرات، حسب شكل جزيئاتها الضخمة إلى بوليمرات مستقيمة ومتفرعة وشبكية.

ويمثل الشكل (1) بنية البوليميرات المستقيمة (a) والمتفرعة (b) والشبكية c ) ،d ،h )  .

تتألف الجزيئات الضخمة في البوليمرات الخطية (linear polymers)    (شكل a1    (من سلاسل طويلة ذات درجة عدم تناظر degree of) (asymmetry كبيرة جداً إذ يعادل القياس العرضي لها، وهي في حالة مشدودة، القياس العرضي لجزئ المونومير بينما يزيد طولها بمئات وآلاف المرات عن هذا المقدار). وينتمي إلى البوليمرات الخطية السيللوز والكاوتشوك الطبيعي وبعض البروتينات ( كالكازئين والزئين والأميلوز (أحد الأقسام المكونة للنشا)، وعدد كبير من البوليمرات الإصطناعية. وتتألف الجزئيات الضخمة للبوليمرات المتفرعة (branched polymers) ((شكل 1b) من سلاسل ذات تفرعات جانبية، بحيث يمكن أن يكون عدد هذه الفروع الجانبية متبايناً، كما تكون النسبة بين طول السلسلة الأساسية، وطول السلاسل الفرعية مختلفة أيضاً. وينتمى إلى البوليمرات المتفرعة الأميلوبيكتين (قسم آخر من الأقسام المكونة للنشا)، والجليكوجين وبعض المركبات الطبيعية المختلطة ذات الجزيئات الضخمة. ولقد تطورت عملية تخليق هذه البوليمرات تطوراً واسعاً في السنوات الأخيرة. ويمكننا أثناء عملية التخليق أن نضم ( "نطعم) إلى الجزئ الضخم المستقيم، والحاوي على تركيب معين سلاسل فرعية ذات تركيب آخر :

 

 

وتدعى مثل هذه البوليمرات المتفرعة بالبوليمرات المشتركة المطعمة (graft copolymers ونخص بالذكر منها البوليمر المشترك للكاوتشوك الطبيعي مع أكريل النيتريل:

 

وتتألف البوليمرات الشبكية شكل 1 c ) ،d ،h )من سلاسل جزيئية ضخمة مرتبطة ببعضها البعض بروابط كيميائية عرضية. تدعى البوليمرات الشبكية ذات القياس الثلاثي بالبوليمرات الفراغية (space polymers)شكل1c ) ويعتبر الماس والكوارتز من الأمثلة الكلاسيكية لهذه البوليمرات.

كما يحتوى عدد كبير من المركبات اللاعضوية ذات الجزيئات الضخمة على تركيب فراغي. ومن البوليمرات العضوية الطبيعية التي تنتسب إلى طائفة المركبات ذات الجزيئات الضخمة الفراغية هو الصوف. كما يعرف عدد كبير من البوليمرات الإصطناعية الفراغية. وتكون السلاسل الرابطة في البوليمرات الإصطناعية الفراغية أقصر بعدة مرات من السلاسل الأساسية حيث تظهر وكأنها عبارة عن "جسور" بين السلاسل الطويلة وغالبا ما تدعى مثل هذه البوليمرات بالبوليمرات البنيوية الفراغية (space cross-linked polymers). وغالبا ما تكون البوليمرات الفراغية الإصطناعية (شكل 1) ذات بنية غير منتظمة. وتدعى البوليمرات الشبكية * التي لها بنية مستوية ذات قياس ثنائى بالبوليمرات الصفائحية. ويعتبر الجرافيت مثالا على هذه البوليمرات، كما أن لبعض البوليمرات الإصطناعية بنية صفائحية. يمكن أن تكون الجزيئات الضخمة للبوليمرات المستقيمة جاسئة ولينة. ومؤلفة من حلقات أساسية مستقيمة أو مغلقة. ولكن من الناحية المبدئية تستطيع جميع البوليمرات المستقيمة، والمتفرعة أيضاً، أن تتحول إلى حالة التبعثر الجزيئى (مثلا أثناء تخفيف المحاليل بدرجة كبيرة). ويكون هذا ممكنا فقط عند إحتواء البوليمر المذكور على نوعين على الأقل من الروابط ذات الطاقات المختلفة تماماً.

---------------------------------

* تلحق أحياناً بالبوليمرات الشبكية البوليمرات المستقيمة التي تتألف جزيئاتها الضخمة من حلقات متكافئة إذ ينظر في مثل هذه الحالة إلى كل جزئ لهذا البوليمر وكأنه عبارة عن جزيئين مرتبطين بروابط كيميائية عرضية.

 

فالبوليمرات الخطية والمتفرعة مؤلفة من جزيئات ضخمة ترتبط بقوى بين الجزيئات (intermolecular forces) كما تقل طاقاتها : 10-50 مرة عن طاقة الروابط الكيميائية. لذا يمكنها الذوبان أو الإنصهار

أثناء التسخين. وغالباً ما يكون إختيار المذيبات لمركبات الجزيئات الضخمة صعبا (فمثلا لم تكتشف حتى الآن مذيبات لبولي رباعي فلور الإيثيلن [C2F4]n ولا تنصهر بعض البوليمرات المستقيمة بدون تفكك غير أن هذا لا يخل بالقوانين العامة لسلوكها.

ترتبط الجزيئات الضخمة في البوليمرات الشبكية بروابط كيميائية عرضانية، بحيث أن أية محاولة لتقسمها إلى جسيمات مستقلة قد تؤدى إلى تحطيم بنيتها. لهذا السبب، لا تستطيع البوليمرات الفراغية الذوبان أو الإنصهار أثناء التسخين. ويصبح عندئذ مفهوم "الجزئ" في هذه البوليمرات مفهوما شرطياً. إذ يطلق عادة إسم الجزيئات الضخمة في هذه الحالة، على السلاسل المستقيمة الأساسية دون إدخال "الروابط العرضية"، التي تربط السلاسل، فى هذا المفهوم. أن شرطية هذا التعريف، وعدم تطابقه مع مفهوم "الجزئ" المتعارف عليه من الأمور الواضحة جدا. إذ يجب، على ما يبدور، إدخال بعض المفاهيم الجديدة والتعابير بالنسبة للبوليمرات ذات البنية الفراغية. ولن يكون هذا ممكناً إلا بالاستناد على الدراسة الدقيقة للبنية الكيميائية وبنية البوليمرات الفراغية فقط.

إذن يختلف مفهوم "الجزئ الضخم، المستعمل بالنسبة للبوليمرات الخطية والمتفرعة عن مفهوم "الجزئ " الكلاسيكي، والمتعارف عليه، من حيث كون الأول يتألف من مئات وآلاف الذرات المرتبطة مع بعضها بروابط كيميائية، في حين نرى أن الجزئ، في مركبات الجزيئات الصغيرة يتألف من عدة ذرات أو من عشرات الذرات فقط. ويصبح مفهوم "الجزئ" عند تطبيقه على البوليمرات الفراغية مفهوماً شرطيا جدا وغير محدد.

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .