پاسخ : همه چيز دربارهي شيمي پليمر - همان طور كه پلی آمیدها با واكنش بین دی اسیدها و دی آمینها تولید میشوند ، پلی استرها نیز بسپارهای مرحلهای حاصل از واكنش بین دی اسیدها و دی الكلها است . مفیدترین پلی استر طی واكنش جانشینی هسته دوستی آسیل بین دی مستیل ترفتالات (دی متیل 1 ، 4- بنزن دی كربو كسیلات) و اتیلن گلیكول بدست میآید. فرآوردة این واكنش ، با نام تجاری داكرون برای تهیة الیاف پارچه و نخ تایر ، و با نام میلار برای ساختن فیلم پلاستیكی و نوار ضبط صوت به كار برده میشود. استحكام فیلم پلی استر ، همسنگ فولاد است. خصوصیت زنجیری پلیمرها چه موقع شناخته شد؟ در حقیقت بزرگ بودن این مولكولها حداقل در سال 1861 میلادی به وسیله شیمیدان اسكاتلندی توماس گراهام شناخته شده بود ولی حدود 60 سال بعد از آن به طور عمومی مورد پذیرش قرار گرفت كه مولكولهای پلی مر از زنجیر دراز اتمها ساخته شدهاند. گراهام به رفتار كند برخی از پلیمرها وقتی در حلالی حل شدهاند توجه كرد و آن را به درستی به دلیل اندازه بزرگ آنها دانست. او كلمه كولوئید ، یعنی چسب مانند را ابداع كرد كه ویژگیهای این مواد را توضیح میدهد. بالاخره تشخیص داده شد كه موادی مانند لاستیك ، سلولز و نشاسته نیز جزء این گروه از موادند. كلمه كولوئید به مواد مختلفی اطلاق شد كه تعدادی از آنها مثل محلول صابون به معنایی كه امروز میدانیم پلیمر نیستند موادی از این قبیل مركب از مجتمع یا گروهی از مولكولهای كوچك هستند كه به وسیله نیروهای بین مولكولی قوی به هم متصل شدهاند ولی دارای خصوصیت زنجیر طویل كه اكنون به پلیمرها نسبت داده میشود نیستند . مجتمع بودن مولكولها به سهولت مورد قبول دانشمندان اواخر قرن نوزدهم میلادی كه وجود یك تك مولكول عظیمالجثه به سختی برایشان قابل تصور بود ، قرار گرفت. حتی بعد از اینكه دانشمندان آموختند كه چگونه پلیمرها ساخته میشوند و پلیمرها از نظر صنعتی اهمیت پیدا كردند و توصیه به میزان زیاد افزایش یافت نظریه مجتمع بودن پا برجا ماند. در حقیقت تا وقتی كه هرمن اشتاودینگر در اوایل سالهای 1920 متقاعد نشده بود كه پلیمرها دارای خصوصیت بلند زنجیری هستند چیزی اكنون به عنوان توضیحی صحیح از ساختمان پلی مرها میدانیم به طور وسیع پذیرفته نشده بود اشتاودینگر دانشمندی آشنا به چند رشته از علوم بود كه سنتز و خواص تعداد زیادی از پلیمرها را با اسلوب صحیح بررسی كرد و مصر بود كه فقط خصوصیت بلند زنجیری میتواند شاهدات او را توضیح دهد . شواهد او قانع كنند. بود و جایزه نوبل سال 1953 را ربود. اتفاقی بودن جرم مولكولهای پلیمر چون پلیمرها دارای وزن مولكولی زیاد و ساختمان زنجیری بلند منحصر به فردی هستند ، كاملاً از مواد معمولی متفاوتند شیمیدانها بیشتر موادی را كه ما همه روزه مورد استفاده قرار میدهیم «مواد خالص» می نامند ، منظورشان این است كه تمام مولكولهای هر یك از این مواد دقیقاً هم شكلند. منظورمان از اندازه یك مولكول پلیمر چیست؟ منظورمان از «اندازه» مقدار فضایی است كه زنجیر اشغال میكند. تا آنجا كه میدانیم وقتی یك مولكول پلیمری به طور اتفاقی با مولكولهای هم نوع خود مخلوط شود ، یا وقتیكه در جوار مولكولهای كوچك قرار گیرد یعنی در حلالی كه دارای وزن مولكولی كم است حل شود ، به شكل مارپیچ تصادفی و نه به صورت توده به هم چسبیده در میآید. تأثیر متقابل حلال – پلیمر و اندازه پلیمرهای حل شده : منظورمان از «حل كردن» یك پلیمر چیست؟ وقتی قطعهای از مواد پلیمری شامل تعداد زیادی از زنجیرهای پلیمری را در میان انبوهی از مولكولهای كوچك كه مایع را میسازند قرار میدهیم هیچ اتفاقی نمیافتد ، مگر دلیلی وجود داشته باشد تا قطعات زنجیر پلی مر ترجیح بدهند كه به وسیله مولكولهای كوچك محصور شوند نه بوسیله مولكولهایی از نوع خود . هنگامی كه نیروهای بین مولكولی قوی ایجاد شود این اتفاق ممكن است رخ دهد ، بنابراین مولكولهای حلال میتوانند بین زنجیرهای پلی مری بخزند و بالنتیجه توده پلیمری به زنجیرهای جدا از هم تبدیل شوند. هر كدام از آنها به شكل پیچ خورده اتفاقی درآیند و مولكولهای كوچك به درون آنها نفوذ كرده و آنها را محصور كنند. در این صورت میگوییم پلی مرحل شده است. اندازه نیروهای حاصل از تأثیر متقابل پلی مر جلال همچنین بر اندازه زنجیر حل شده مؤثر است . هر چند نیروها بیشتر باشند مولكولهای حلال به داخل حلقههای پلی مر بیشتر نفوذ خواهد كرد و زنجیر بیشتر منبسط میشود تا آنها را در خود جای دهد. بنابراین وقتی پلیمر حل شد. اندازهای كه مولكولها پیدا میكنند مقداری بوسیله تعداد اتمها در زنجیر x طول پیوندها در زنجیر 1 ، و چند عامل دیگر از قبیل زاویه بین پیوندها و انسداد در چرخش ، تعیین میشود. به نوبت ، اندازه واقعی زنجیر مقدار نیروهای حاصل از تأثیر متقابل پلی مر و حلال را منعكس میكند. این نیروها به دما نیز بستگی دارند. هر چه دما كمتر شود این نیروها نیز كم میشوند و بیشتر اوقات میتوان محلول پلی مری را به قدری سرد كرد تا جائیكه نیروهای حاصل از تأثیر متقابل پلی مر و حلال از بین بروند. این دما ، دمای معینی است كه به نام و دمای فلوری ،یا دمای خوانده میشود ، زیرا اغلب بوسیله حرف یونانی مشخص میشود. چون گفتیم كه تأثیرات متقابلی بین پلیمر حلال لازم است تا مولكولهای عظیم الجثه حل شوند. بنابراین دمای باید نزدیك به دمایی باشد كه پلی مر در حلال باقی بماند. این یك طریقی است كه ، به وسیلهی آن نزدیك شدن به دمای را تشخیص میدهیم. كشش چسبندگی در پلیمرهای حل شده كشش چسبندگی مولكولهای پلی مری چیزی است كه در زندگی روزمره میبینیم . هر گاه پلیمری را در حلالی حل كنیم و مقدار آن را تدریجاً افزایش دهیم خواهیم دید كه گران روانی یا ایستادگی در مقابل سیلان و یا روانی محلول مداوماً افزایش مییابد. حلال ابتدا ممكن است مانند آب به سهولت روان شود. وقتی مقداری پلیمر افزوده میشود ، بعد از اینكه انحلال كامل شد محلول ممكن است مانند روغن مایع خوراكی شود. با زیادتر كردن مقدار پلیمر محلول به صورت عسل در میآید و اگر مقداری بیشتر از پلیمر افزوده شود ، در زمانی كوتاه دیگر روان نخواهد شد. چون با افزودن همین مقادیر از موادی با وزن مولكولی كم این مقدار افزایش در گران روانی حاصل نمیشود پس این رفتار باید مربوط به خاصیت «زنجیری طویل» بودن پلیمرها باشد. نتیجتاً مقدار تغییر گران روانی راجع به اندازه و یا شاید جرم مولكول پلی مر چیزی به ما بگوید. گران روانی محلولهای پلیمری دستگاهی كه برای اندازهگیری گران روانی محلول رقیق پلیمری به كار برده میشود از تمام دستگاههایی كه تاكنون شرح دادهایم سادهتر و همچنین ارزانتر است. دستگاه فقط شامل لولههای موین شیشهای كوتاه است ، كه لوله مریین یكی دود هم میلی متر قطر و چند سانتی متر طول دارد و دارای یك یا دو محفظهی كروی است تا به راحتی محلول پلی مر در آن جا گیرد. در هنگام عمل محلول پلی مر را با كمك فشار هوای كم ، وارد محفظه بالایی لوله مویین میكنند سپس میگذراند تا در اثر نیروی ثقل محلول پلی مر به طرف پائین روان شود. وقتی مایع از خط نشان بالایی عبور كرد یك زمان سنج به كار انداخته میشود ، وقتی از خط نشان پائینی محلول پلیمر عبور كرد زمان سنج را متوقف میكنند. این مدت زمان را «زمان گذر» مینامند. زمانی كه لازم است تا حجم معینی از مایع از میان لوله مویین بگذرد مستقیماً با گران رانی مایع متناسب است. «زمان گذر» صد ثانیه بسیار معمول است . برای سنجش كشش چسبندگی مولكولهای پلیمری فقط چند اندازهگیری «زمان گذر» برای چندین محلول پلی مری و حلال خالص آنها كافی است. چگونه میتوان مولكولهای پلیمری را بر حسب خودشان از هم جدا ساخت اولین و شاید آنكه بیش از همه بكار برده میشود روش جداسازی بر حسب اختلاف در حلالیت مولكولهایی است كه باید جدا شوند. اصول این كار را «جداسازی» گویند و به چند طریقی میتواند به كار برده شود كه تمام آنها برای از همه جدا كردن یا «تفكیك جزء به جزء» پلیمرها مناسب هستند. اصل حمل كننده ، این حقیقت است كه ، هر چه زنجیر پلی مر طویلتر شود ، در یك حلال یا یك دمای معین كمتر حل میشود. روش تفكیك دیگر ، اگر تمام مواد در نظر گرفته شود ، شاید از همه معمولتر است «جذب» نامیده میشد. این روش جداسازی بر به وجود آمدن نیروهای قوی كه مولكولها را در سطح نگه میدارد ، استوار است. حالت قدیمی جداسازی به وسیله جذب مربوط به گازهاست . برای مثال ماسكهای گاز با داشتن سطحی با مساحت زیاد كه به وسیله آن مولكولهایی كه باید از هوا گرفته شوند جذب میشوند و اكسیژن كه باید تنفس شود از میان این سطوح میگذرد كار میكنند. روش جذب را برای مولكولهای حل شده نیز میتوان به كار برد ولی برای «تفكیك جزءبه جزء» پلیمرها بر مبنای وزن مولكولی چندان مفید نبودهاند چون نیروهای جذب كنند. با تغییر وزن مولكولی به مقدار زیادی تغییر نمییابند. سومین روش جداسازی تبدیل یونی است و از چند طریق به پلیمرها مربوط میشود. عمل جداسازی بستگی به تعداد بارهای الكتریكی در مولكول و خواص مربوط به آن دارد.
پاسخ : همه چيز دربارهي شيمي پليمر - کاربرد این پلیمرها را در تهیهی نخ بخیه جذبپذیر و همچنین استفاده در سیستمهای داروسازی است بههمت پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر نوعی پلیمر هوشمند زیستجذبپذیر ساخته شد. بهگزارش ایسنا، «سید مهدی حسینی» مجری طرح و فارغالتحصیل کارشناسی ارشد گروه شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اظهار اینکه پلیمرهای زیستتخریبپذیر یا زیستسازگار میتوانند در اثر رطوبت محیط تخریب شوند و در صورتی که داخل بدن بهکار روند محصولهای تخریب آنها، عوارضی برای بدن ندارند افزود: پلیمرهای زیستجذبپذیر، پلیاسترهای اشباعی هستند که از طریق هیدرولیز عامل «کربونیل استر» قابلیت تخریب در محیط بدن را دارا میباشند و کاربردهای فزایندهای در پزشکی دارند. وی کاربرد این پلیمرها را در تهیهی نخ بخیه جذبپذیر و همچنین استفاده در سیستمهای داروسازی عنوان کرد و گفت: بهطور کلی نخی برای بخیه مناسب است که قدرت و استحکام بالا، جذبپذیری مناسب و انعطافپذیری بالایی داشته باشد تا بتواند یک گره مناسب با ایمنی بالا ایجاد کند. علاوه بر این سرعت تخریب پلیمر در مواقعی که برای بخیه زدن برروی قسمتهای خارجی بدن مانند صورت استفاده می شود باید متناسب با سرعت التیام زخم باشد. مجری طرح در خصوص کاربرد این پلیمر در سیستم داروسازی تصریح کرد: در این روش دارو را با پلیمر در حلالی که هر دوی آنها را حل کند حل کرده و مخلوط بدست آمده را پس از تبخیر حلال، تحت پرس بهصورت قرص درمیآورند و از طریق جراحی سطحی زیرپوست قرار میگیرد. وی تخریب این پلیمر در طول یک دورهی زمانی معین و آزادسازی دارو با سرعت یکنواخت را از قابلیتهای آن عنوان و خاطرنشان کرد: محصولهای نهایی تخریب این پلیمر آب و دی اکسید کربن میباشد که به راحتی قابل رفع هستند و گفتنی است که محصولهای واسطهای که از تخریب این پلیمرها بدست میآیند (اسید لاکتیک) توسط متابولیسم بدن به راحتی قابل جذب میباشد. «حسینی» در ادامه با اشاره به راهنماییهای دکتر «عبدوس» و دکتر «جمشید محمدی روشنده» در این پروژه اظهار داشت: هنگامی که دارو از طریق پیوندهای شیمیایی برروی پلیمر قرار میگیرد، پلیمر حامل دارو میتواند به صورت میکروگوی درآید و پس از بلعیده شدن به سمت بافتهای خاص حرکت کرده و بر روی سطح آنها جذب شود. وی در پایان گفت: سیستم داروسازی با استفاده از پلیمرهای زیست تخریبپذیر این امکان را فراهم میکند تا غلظت دارو در طول یک دورهی زمانی معین کنترل و دز داروی موردنیاز برای التیام بافت موردنظر کاهش یابد. دبیر سرویس المپیاد شیمی واکنش یک الکل با یک اسید کربوکسیلیک را - که منجربه تولید ترکیبی به نام استر میشود - استری شدن مینامند. واکنش استری شدن، واکنشی است تعادلی که در حضور مقادیر کم اسیدهای معدنی انجام شده و با تولید آب همراه است. عکس آن که آبکافت (هیدرولیز) استر است با حضور آب پیش میرود. پلی استرها از متراکم شدن دی اسیدها با دیالها یا پلیالها بدست میآیند. دی اسیدها میتوانند آلیفاتیک یا آروماتیک باشند. تهیهی پلی استر، جزو «پلیمریزاسیون مرحلهای یا تراکمی» میباشد. واکنش آبکافت استر به شکل زیر است:
پاسخ : همه چيز دربارهي شيمي پليمر - شیمی پلیمر یک موضوع بسیار جالب است .این رشته شامل تمام شاخه های فرعی شیمی از قبیل آلی ‚معدنی تجزیه شیمی فیزیک و بیوشیمی است.این رشته با فیزیک‚ مهندسی ‚حتی اقتصاد و بازاریابی ارتباط پیدا می کند.آنچه که این رشته را به ویژِه برای دانشجویان جالب می کند این است که این موضوع نه تنها از نقطه نظر تجارتی اهمیت دارد ‚بلکه بخشی از فعالیت های روز مره است ... پلیمر ها همچنین زمینه ای از شیمی را نشان می دهند که به نظر می رسد در آن دانشجویان می توانند پس از فارغ اتحصیل شدن ‚اشتغال پیدا کنند.این تناقض هم دیده می شود که پلیمر ها هم برای دانشجویان کارشناسی هم برای دانشجویان کارشناسی ارشد کمتر معرفی شده اند.چندین سال پیش شیمی دان پلیمر معروف به "کارل-اس-مارول" اشاره کرده است:شیمی پلیمر چنان بخش مهمی از تکنولوژِی شیمیایی شده‚وپلیمرها چنان نقش مهمی در زندگی روزمره پیدا کرده اند‚که هیچ شیمی دانی نمی تواند خودش را در این علم آموزش دهد بدون اینکه مقدماتی در زمینه دیده باشد(Education‚January 1965 ). تاریخچه: ما در عصر پلیمر زندگی میکنیم پلاستیک ها ‚قیر ها لاستیک ها پوشاک چسب ها ‚کائوچو‚پروتئین و سلولز ‚اینها همگی اطلاعات جدیدی در فرهنگ عصر ما ‚و گوشه ای از دنیای جالب و پر جاذبه ی شیمی پلیمر می باشد .نمونه های بیشماری از پلیمر های مصنوعی را می توان ذکر کرد‚برخی از آنها روزانه به مرحله ی ظهور می رسند و برخی دیگر شناخته شده اند ا:پلی استر ها و الیاف پارچه های نایلونی و الیاف محکم و با دوام پلی آمید برای لباس های ضد گلوله کم وزن‚پلی اتیلن پلاستیکی که در تولید بطری های شیر به کار می رود‚پلاستیک پلی ارتان که در ساخت قلب مصنوعی بکار رفته است‚لاستیک که برای تایر های اتومبیل قابل استفاده است.و الاستومر های فلوئوره فسفازن که در برابر محیط های سرد قابل انعطاف هستند‚همگی در این دسته قرار دارند .برای روشن شدن موضوع شخص می تواند هر گونه مثال یا کاربردی را انتخاب کند‚ اما نکته ای که باید مد نظر داشت این است که فلان پلیمر بخصوص یا به دلیل اقتصادی بودن آن یا بنا به هر دو دلیل به کار برده می شود.زیرا که از سایر مواد در دسترس بهتر می تواند منظور مورد نظر را برآورده سازد. پلیمر چیست ؟ پلیمر ها مولکول های بزرگ هستند که از واحد های تکراری ساده تشکیل شده اند.این نام از یک نام یونانی بنام "پلی" که به معنی چند تا و "مر" که به معنی قسمت می باشد مشتق شده است.ماکرو مولکول مترادف با پلیمر می باشد.پلیمر ها از مولکول های ساده ای به نام منومر"قسمت واحد"ساخته شده اند.موارد زیر تعدادی از مونومر ها می باشند: تیلن‚تترافلوئورواتیلن‚اس تایرن‚متیل متاکریلات‚1‚3-بوتادی ان ‚اتیلن اکسید ‚اتیلن گلیکول‚4-هیدروکسی متیل بنزوئیک اسید. اولین پلیمر مصنوعی که در مقیاس تجارتی استفاده شده است‚رزین فنل فرمالدهید بود‚که در اوایل سالهای 1900توسط شیمی دان بلژِیکی الاصل توسعه و تکامل پیداکرد(او کسی بود که موفقیت های قابل توجهی با اختراع کاغذ های حساس به نور به دست آورده بود)این ماده در سطح تجارتی به نام بیک لایت معروف شد.تا دهه ی 1920 بیک لایت به دامنه ی وسیعی از محصولات مصرفی راه یافته بود مخترع آن به طور کامل شناخته شده بود ونامش هر روز تکرار می شد.پلیمر های دیگر مانند رنگ های آلکیل (پلی استر)و لاستیک پلی بوتا دی ان در همان زمان معروف شدند. علیرغم وجود چنین موفقیت های تجاری ‚بیشتر دانشمندان در مورد مفهوم ساختار پلیمر اطلاع روشنی نداشتند نظریه غالب این بود که همانند گلوئیدها ‚پلیمر ها نیز انبوهی از مولکول های کوچکند‚ولی به وسیله ی نیروی ثانویه مرموزی به همدیگر متصل شده اند.در واقع نظریه انبوه یا جمع بودن هیچ گونه مقاومتی تسلیم نظریه های ارائه شده توسط شیمی دان آلمانی به نام هرمان استادینگر شد.ستادینگر ساختار های زنجیری خطی پارافرمالدئید وپلی استیرن را پیشنهاد کرد.
پاسخ : همه چيز دربارهي شيمي پليمر - دانشمندی به نام کاروترز در سل 1929 اولین طبقه بندی پلیمر ها از نظر شیمییایی تحت عنوان تراکمی و افزایشی پیشنهاد کرد اساس این نوع طبقه بندی تفاوت در ترکیب مونومر و پلی مر سازنده آن است پلیمر های تراکمی ترکیباتی که از مونومر های چند عاملی که توسط انواع واکنش های تراکمی حاصل می شوند و با از دست دادن یک مولکول کوچک همراه هستند مانند پلی استر ها و پلی اترها.در طبقه بندی که کاروتز انجام داد بیان کرد که در صورتی که واکنش مونومر ها با حذف مولکول همراه نباشد پلیمر بدست آمده افزایشی خواهد بود و به این ترتیب بر خلاف پلیمر های تراکمی واحد تکراری یک پلیمر افزایشی ترکیبی مشابه با مونومر را خواهد داشت.امروزه پلیمر های تراکمی را پلیمر هایی می نامند که واحد ها ی تکراری آنها توسط واحد ها یا گروه های عاملی مشابه یا متفاوت مانند اتصال های استو‚اکسید‚و..به هم متصل باشند. پلیمر های صنعتی یکی از مهمترین مسائلی که دانشمندان شیمی با آن مواجه اند ارتباط دادن خلاصه فورمول ها ی شیمیایی و اصول فیزیکی آنها به واقعیت کاربردی صنعت شیمیایی و محصولات برای مصرف کننده می باشد هیچ شاخه ای از شیمی اجازه نمیدهد که این تفاوت محسوس مانند آنچه در شیمی پلیمر انجام می شود به این روشنی به هم ارتباط یابند .در هیچ زمینه دیگری از شیمی هیچ کس نمیتواند ساختار شیمیایی را به به خواص فیزیکی یا مکانیکی به این روشنی مربوط کند.پلیمر های صنعتی به سه دسته تقسیم می شوند 1)لاستیک ها(پلاستومر ها) 2)پلاستیک ها 3)الیاف ها تفاوت اساسی (در نهایت استغاده از آنها )این سه نوع پلیمر به مقدار زیادی به ویژه خاصیت مکانیکی آنها بنام مدولوس بستگی دارد که اصطلاح رایج آن همان سختی میباشد.الیاف دارای بزگترین مدولوس یا سختی ولی لاستیک ها دارای کمترین سختی می باشند .فراورده های مصنوعی و طبیعی شامل این سه گروه هستند .نوع اخیر شامل سلولز با زمینه ی پلاستیک ,سلولز (کتان,سیال و غیزه)و الیاف پروتئین (پشم,ابریشم)و لاستیک طبیعی می باشد .دو نوع دیگر از پلیمر های صنعتی که در نهایت به عنوان پوششها و چسب ها بکار میروند,وجود دارند. پلاستیک ها پلاستیک ها بر اساس ارزش اقتصادی و استفاده ی نهایی به دو طبقه اصلی تقسیم می شوند 1-کالا 2-مهندسی پلاستیک های کالا بر اساس هزینه ی کم و حجم زیاد آنها مشخص می شوند آنها قابل مقایسه با فولاد و آلومینیم در صنعت فلز ها می باشند وبیشتر در ساختن مواد مصرفی مانند فیلم های بسته بندی مورد استفاده قرار میگیرند همچنین در وسایل بادوام قابل استفاده هستند.پلاستیک های مهندسی از نظر هزینه بیشتر و از نظر حجم کمتر میباشند اما از نظر خواص مکانیکی و دوام بسیار بالاتر میباشند انها از نظر کاربرد کاملا قابل رقابت با فلز ها,سرامیک و شیشه میباشند پلاستیک های کالا اصولا شامل 4 گروه مهم پلیمر های ترموپلاستیک میباشند: پلی اتیلن,پلی پروپیلن,پلی ونیل کلرید,پلی استیرن می باشند