بلمرة
عودة للموسوعةإن البلمرة أوالتَّبَلمُر أوالكَوْثَرَة في كيمياء البوليمرات هي عملية تفاعل جزيئات المواحيد مع بعضها وفق تفاعل كيميائي لتُشكِّل شبكات ثلاثية الأبعاد أوسلاسل بوليمرية.. يوجد عدة أشكال للكوثرة وأنظمة مختلفة لتصنيفها.
|
مكثور مكون من نوع واحد من المواحيد
مكثور إسهامي
|
مقدمة
هناك عدة آليات لتفاعل الكوثرة في المركبات الكيميائية تتفاوت في تعقيدها بسبب وجود المجموعات الوظيفية في المركبات المتفاعلة وتأثيرات الإعاقة الفراغية التي تشرحها نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ. تفاعلات الكوثرة التي تعطي سلاسل خطية مستقيمة (ألكينات) هي تفاعلات جذور حرة بسيطة نسبيًا، هذه الألكينات تكون مستقرة نسبيًا بسبب الارتباط
ولأن الألكينات يمكن حتى تتشكل وفق آليات تفاعل لتشكيل سلاسل مستقيمة، فإنها (عندما تخضع لتفاعلات الجذور الحرة) تشكل مركبات مفيدة مثل متعدد الإيثيلين وكلوريد متعدد الفاينيل (PVC)، التي تنتج بكميات كبيرة سنويًا بسبب فائدتها في عمليات تصنيع المنتجات التجارية، مثل الأنابيب، والعزل، والتغليف. المكثورات مثل PVC عمومًا تعهد بكونها مكثورات متجانسة (homopolymers)، لأنها تتكون من سلسلة طويلة مكررة من نفس الوحدة البنيوية المسماة بالموحود، في حين تسمى المكثورات التي تتكون سلاسلها من أكثر من نوع واحد من المواحيد بالمكثورات الإسهامية (copolymers).
يمكن للمواحيد الأخرى، مثل فورمالدهيد المائية أوالألدهيدات البسيطة، حتى تبلمر نفسها عند درجات حرارة منخفضة تمامًا (حوالي -80 °م) لتشكل مثلوثًا (ترايمر: مركب مثلوث الصيغة الجزيئية)، وهي جزيئات تتكون من ثلاثة مواحيد يمكن حتى تتحلَّق (cyclize) لتشكل بنية حلقية، أوتخضع لتفاعلات أخرى لتشكل رباعي وحدات (تترامر: مكثور رباعي الجزيء)، أومركبات من أربعة مواحيد. وهناك مركبات أخرى تسمى قليل الوحدات. في جزيئات أصغر.
الكوثرة غير المعتدلة بنحوكافٍ، والتي تستمر بمعدلات سريعة يمكن حتى تكون خطرة جدًا. تسمى هذه الظاهرة بالكوثرة الخطرة ، ويمكن حتى تسبب حرائق وانفجارات.
النموالتدريجي
تعهد مكثورات النموالتدريجي بأنها المكثورات المشكلة بتفاعل تدريجي للمجموعات الوظيفية في المواحيد، وعادة ما تحتوي ذرات غير متجانسة مثل النتروجين أوالأوكسجين. معظم مكثورات النموالتدريجي تصنف بأنها مكثورات مكثفة، ولكن ليس جميع مكثورات النموالتدريجي (مثل مكثورات متعدد إيثان اليوريا المشكلة من إيزوسيانات ومواحيد ثنائية الوظيفة الكحولية) تطلق كُثافة (ناتج التكثيف)، وفي هذه الحالة، نتحدث عن مكثورات بالإضافة . يزداد الوزن الجزيئي في مكثورات النموالتدريجي بمعدل بطيء جدًا بنسبة تحويل منخفضة ويصل إلى أوزان جزيئية عالية نوعًا ما فقط عند نسب تحويل عالية جدًا (أي>95%).
ولإزالة هذا الاشتباه في التسمية، طورت تعاريف للمكثورات المكثفة والمكثورات بالإضافة. يعهد المكثور المكثف بأنه المكثور الذي يتضمن فقدان لجزيئات صغيرة أثناء اصطناعه، أويحتوي ذرات غير متجانسة في سلسلته الفقرية ، أوحتى وحدته البنائية لا تضم جميع الذرات الموجودة في الموحود الافتراضي الذي يمكن حتى يتحلل إليه.
النموالسلسلي
تتضمن الكوثرة بالنموالسلسلي (أوالكوثرة بالإضافة) ارتباط جزيئات ببعضها تحتوي روابط ثنائية أوثلاثية من كربون-كربون. هذه المواحيد غير المشبعة لها روابط داخلية إضافية قادرة على التحكم والارتباط مع المواحيد الأخرى لتشكل سلسلة مكررة، وتحتوي سلسلتها الفقرية على ذرات كربون فقط. تستخدم الكوثرة بالنموالسلسلي في تصنيع المكثورات مثل متعدد الإيثيلين، ومتعدد البروبيلين، وكلوريد متعدد الفاينيل (PVC). وحالة خاصة من الكوثرة بالنموالسلسلي تؤدي إلى الكوثرة الحية. في كوثرة الجذور الحرة للإيثيلين، تتحطم رابطة باي، ويتوضع الإلكترونان ليشكلا مركزًا تفاعليًا مثل المركز الذي يهاجمانه. يعتمد شكل المركز التفاعلي على نوع آلية الإضافة. ويوجد عدة آليات مختلفة لحدوث هذا. آلية الجذر الحر هي إحدى الطرق الأولى المستخدمة. الجذور الحرة هي ذرات أوجزيئات فعالة جدًا لديها إلكترونات فردية. ولنأخذ كوثرة الإيثيلين مثالًا، يمكن لآلية الجذر الحر حتى تقسم إلى ثلاث مراحل: ابتداء السلسلة، وانتشار السلسلة، وإنهاء السلسلة. يجب حتى تجرى الكوثرة بإضافة الجذور الحرة للإيثيلين عند درجات حرارة عالية وضغط، 300°م و2000 ضغط جوي. ومع حتى عمليات الكوثرة للجذور الحرة لا تتطلب مثل هذه الشروط الشديدة من درجة حرارة وضغط، إلا أنها تفقد السيطرة. إحدى الآثار لفقد السيطرة هودرجة التشعب العالية. ولأن إنهاء السلسلة يحدث عشوائيًا، عند اتصال سلسلتين، فإنه من المحال ضبط طول السلاسل المفردة.
أشكال أخرى من الكوثرة بالنموالسلسلي تتضمن الكوثرة بالإضافة الكاتيونية والكوثرة بالإضافة الأنيونية. وفي الوقت الذي لم تستخدم فيه إلى حد كبير في الصناعة بسبب ظروف التفاعل الصارمة، مثل عدم وجود الماء والأكسجين، فإن هذه الأساليب توفر أفضل السبل لكوثرة بعض المواحيد التي لا يمكن كوثرتها بطرق الجذور الحرة مثل متعدد البروبيلين. وآليات الكوثرة الأنيونية والكاتيونية تناسب أكبر الكوثرة الحية، مع حتى الكوثرة الحية للجذور الحرة قد طورت أيضًا.
تحتوي إسترات حمض الأكريليك على روابط مزدوجة كربون-كربون يمكن حتى تترافق إلى مجموعة إستر. ويمكن لإستر الأكريليك حتى يخضع لكوثرة بالنموالسلسلي لتشكل مكثور متجانس بسلسلة فقرية كربون-كربون، مثل متعدد (ميثيل ميثاأكريلات ).
اقرأ أيضًا
- درجة بلمرة
- كيمياء بوليمرات
- إكسيمر
- ثنائي الوحدات
- ثلاثي الوحدات
- قليل الوحدات
- بلمرة بالإضافة الأنيونية
المراجع
- ^ البعلبكي, منير (1991). "التَّبَلمُر". موسوعة المورد. موسوعة شبكة الفهم الريفية. مؤرشف من الأصل في 13 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 12 كانون الأول 2012.
- ^ حول توحيد المصطلحات الفهمية
- ^ موسوعة الشباب، الطبعة الثالثة 1985،الصفحة 313: ميدليفانت - سويسرة
- ^ Introduction to Polymers 1987 R.J. Young Chapman & Hall ISBN 0-412-22170-5
- ^ International Union of Pure and Applied Chemistry, et al. (2000) "IUPAC Gold Book" Retrieved on 11 مايو2007 from "IUPAC Gold Book" on http://goldbook.iupac.org/ نسخة محفوظة 04 مارس 2018 على مسقط واي باك مشين.
- ^ Clayden, J., Greeves, N. et al. (2000). "Organic chemistry" Oxford
- ↑ Clayden, J., Greeves, N. et al. (2000), p1450-1466
- ^ Cowie, J.M.G. (1991) Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, Chapman and Hall, p. أربعة ISBN 0849398134
التصنيفات: تفاعلات البلمرة, تفاعلات كيميائية, كيمياء عضوية, مبلمرات, قالب أرشيف الإنترنت بوصلات واي باك, الصفحات التي تستخدم وصلات ISBN السحرية, صفحات بها وصلات إنترويكي, قالب تصنيف كومنز بوصلة كما في ويكي بيانات, بوابة الكيمياء/مقالات متعلقة, بوابة علم المواد/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات, صفحات تستخدم خاصية P227
