5-5 البوليمرات (٢)

البوليمرات هي مركبات ضخمة تتكون من ارتباط جزيئات صغيرة تسمى المونومرات عبر تفاعلات الإضافة أو التكثف. الفكرة تشبه ربط حلقات صغيرة معاً لتشكيل سلسلة طويلة متينة. فلو ربطنا جزيئات الإيثين المتشابهة بعضها ببعض، سنحصل على بوليمر ضخم يسمى بولي إيثيلين وهو المستخدم في صناعة الأكياس البلاستيكية. تحضر البوليمرات بطريقتين رئيسيتين هما البلمرة بالإضافة والبلمرة بالتكثف، ويمكننا استعراض المجموعات الوظيفية داخل البوليمر لتوقع خواصه واستخداماته في حياتنا اليومية مثل الألياف الصناعية والبلاستيك.

الفكرة الأساسية

البوليمرات مركبات ضخمة تتكون من ارتباط جزيئات صغيرة تسمى المونومرات عبر تفاعلات الإضافة أو التكثف. تخيل أنك تربط آلاف القطع البلاستيكية الصغيرة معا لتصنع حبلا طويلا متينا، فالقطعة الواحدة هي المونومر، والحبل الطويل الناتج هو البوليمر.

الشرح

لكي تفهم كيف تتكون هذه السلاسل الضخمة، انظر إلى جزيئات المواد العضوية غير المشبعة التي تحتوي على روابط ثنائية. عندما تنكسر هذه الروابط الثنائية، تتفتح الأبواب أمام الجزيئات لتتكاتف وترتبط ببعضها دون أن يفقد أي جزء من الجزيء، وهذه تسمى بلمرة الإضافة. أما بلمرة التكثف فتحدث عندما ترتبط مونومرات تحتوي على مجموعتين وظيفيتين أو أكثر، وينتج عن هذا الارتباط جزيء صغير غالبا ما يكون الماء إلى جانب تكون البوليمر الكبير. تتيح لك معرفة المجموعات الوظيفية الموجودة في المونومرات المشكلة للبوليمر القدرة على توقع خواصه الفيزيائية والكيميائية مثل مرونته أو صلابته أو درجة انصهاره.

مثال محلول خطوة بخطوة

السؤال: ما المونومر الذي يلزم لتصنيع بوليمر بولي إيثيلين؟ الخطوة الأولى: تذكر تعريف البوليمر بأنه سلسلة طويلة تتكون من تكرار وحدة بنائية صغيرة تسمى المونومر. الخطوة الثانية: انظر إلى اسم البوليمر المطلوب وهو بولي إيثيلين، واحذف مقطع بولي ليتبقى لك اسم المونومر الأساسي وهو إيثيلين. الخطوة الثالثة: اكتب صيغة جزيء الإيثيلين العضوي وهو ألكين يحتوي على رابطة ثنائية بين ذرتي كربون وصيغته البنائية $CH_2=CH_2$.

أخطاء شائعة

من الخطأ الاعتقاد بأن تفاعلات البلمرة بالتكثف لا تنتج سوى البوليمر وحده، والصواب أن تفاعل التكثف ينتج بوليمرا ضخما إلى جانب جزيء صغير بسيط مثل الماء أو هاليد الهيدروجين. من الخطأ الخلط بين المونومر والبوليمر من حيث الحجم والكتلة المولية، فالمونومر جزيء صغير وبسيط، بينما البوليمر عملاق وذو كتلة مولية هائلة.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: سم البوليمر الناتج عن بلمرة المونومر $CH_2=CCl_2$؟ الإجابة: بولي راعي فلوروإيثيلين أو بولي فينيل كلوريد حسب المونومر، وهنا الناتج هو بولي ثنائي كلورو إيثيلين. السؤال الثاني: ما الفرق الأساسي بين عمليتي البلمرة بالإضافة والبلمرة بالتكثف من حيث النواتج؟ الإجابة: البلمرة بالإضافة تعطي بوليمرا فقط دون فقد أي جزيئات صغيرة، بينما البلمرة بالتكثف تنتج بوليمرا بالإضافة إلى جزيء صغير جانبي مثل الماء.