पोलिमराइजेसन प्रतिक्रियाहरूको उदाहरण प्रश्नहरू र छलफल
जैविक रसायन विज्ञानमा पोलिमराइजेसन प्रतिक्रियाहरू एक प्रमुख विषय हो। यस प्रक्रियामा मोनोमर अणुहरू जोडिएर पोलिमर भनिने विशाल अणुहरू बन्छन्। पोलिमरहरू दैनिक जीवनको लागि आवश्यक छन्, प्लास्टिक र रबर बनाउन प्रयोग हुने कच्चा पदार्थदेखि लिएर कपडाका फाइबरहरूसम्म। यस लेखमा, हामी पोलिमराइजेसन प्रतिक्रियाहरू र तिनीहरूका समाधानहरूका धेरै उदाहरणहरू छलफल गर्नेछौं।
पोलिमराइजेसनका प्रकारहरू
सामान्यतया, पोलिमराइजेसनलाई दुई मुख्य प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ:
१. थप पोलिमराइजेसन - यस प्रक्रियामा दोहोरो वा तीन बन्धन भएका मोनोमरहरूलाई संयोजन गरेर उप-उत्पादनहरू उत्पादन नगरी पोलिमर बनाइन्छ। थप पोलिमरको एक सामान्य उदाहरण पोलिथिलीन हो, जुन इथिलीन (CH₂=CH₂) बाट बनेको हुन्छ।
२. संघनन पोलिमराइजेसन - यस प्रक्रियामा, विशिष्ट कार्यात्मक समूहहरू भएका दुई मोनोमरहरू बीचको प्रतिक्रियाले पानी वा मेथानोल जस्ता उप-उत्पादनहरूसँगै पोलिमर उत्पादन गर्दछ। एउटा सामान्य उदाहरण नायलन हो, जुन डायमाइन र डायसिडबाट बनेको हुन्छ।
थप पोलिमराइजेसन समस्याको उदाहरण
प्रश्न १:
इथिलीन (CH₂=CH₂) एक मोनोमर हो जुन पोलिथिलिन बनाउन पोलिमराइज हुन्छ। पोलिमराइजेशन प्रतिक्रिया वर्णन गर्नुहोस् र परिणामस्वरूप उत्पादनहरू बताउनुहोस्।
छलफल:
पोलिथिलिन एक पोलिमर हो जुन इथिलीन मोनोमरहरूबाट थप पोलिमराइजेशन प्रतिक्रिया मार्फत बनाइन्छ। यो प्रतिक्रियालाई निम्नानुसार लेख्न सकिन्छ:
\[ n \text{(CH₂=CH₂)} \rightarrow \text{ -[CH₂-CH₂]- }_n \]
जहाँ \( n \) मोनोमर एकाइहरूको संख्या हो। बनेको पोलिथिलीन कुनै पनि उप-उत्पादन बिना इथिलीन मोनोमरहरूको लामो श्रृंखला हो।
संघनन पोलिमराइजेशन उदाहरण प्रश्नहरू
प्रश्न १:
हेक्सामेथिलेनेडियामाइन र एडिपिक एसिड बीचको प्रतिक्रियाबाट नायलन-६,६ पोलिमर बन्छ। प्रतिक्रिया लेख्नुहोस् र उप-उत्पादनहरूको सूची बनाउनुहोस्।
छलफल:
नायलन-६,६ हेक्सामेथिलेनेडियामाइन (( \text{H₂N-(CH₂)₆-NH₂} \)) र एडिपिक एसिड (\( \text{HOOC-(CH₂)₄-COOH} \)) बीचको प्रतिक्रियाबाट बनेको पोलिमर हो। गठन प्रतिक्रियालाई निम्नानुसार तयार गर्न सकिन्छ:
\[ \text{n (H₂N-(CH₂)₆-NH₂) + n (HOOC-(CH₂)₄-COOH)} \rightarrow \text{ -[NH-(CH₂)₆-NH-CO-(CH₂)₄-CO]- \n +{n+}
यसको उप-उत्पादन पानी (H₂O) हो।
अन्य पोलिमराइजेसन प्रश्नहरू
प्रश्न १:
प्लास्टिकका बोतल र कपडाको निर्माणमा पोलिइथिलिन टेरेफ्थालेट (PET) प्रयोग गरिन्छ। PET बनाउने मोनोमरहरू इथिलीन ग्लाइकोल (\( \text{HOCH₂CH₂OH} \)) र टेरेफ्थालिक एसिड (\( \text{HOOC-C₆H₄-COOH} \)) हुन्। PET गठनको प्रक्रिया व्याख्या गर्नुहोस् र यदि हामी प्रत्येक मोनोमरको ५ मोलबाट सुरु गर्छौं भने उप-उत्पादनको मात्रा गणना गर्नुहोस्।
छलफल:
PET को गठनको लागि संघनन पोलिमराइजेशन प्रतिक्रिया हो:
\[ n \text{(HOCH₂CH₂OH)} + n \text{(HOOC-C₆H₄-COOH)} \rightarrow \text{ -[OOC-C₆H₄-COO-CH₂CH₂O]- }_n + 2n \text{H₂O} \]
जहाँ \( n \) मोनोमरको मोलहरूको संख्या हो। यदि हामीले ५ मोल इथिलीन ग्लाइकोल र ५ मोल टेरेफ्थालिक एसिडबाट सुरु गर्छौं भने, परिणामस्वरूप उप-उत्पादनहरू ५ × २ = १० मोल H₂O हुन्छन्।
पोलिमराइजेशनमा गतिज पक्षहरू
पोलिमराइजेशन प्रतिक्रियाहरूमा, प्रतिक्रिया गतिविज्ञान एक महत्त्वपूर्ण विचार हो। पोलिमराइजेशन दर तापक्रम, दबाब, र मोनोमर सांद्रता जस्ता विभिन्न कारकहरूद्वारा प्रभावित हुन सक्छ।
प्रश्न १:
यदि प्रतिक्रियाको पोलिमराइजेसनको दर \( k [M]^x \) भनिन्छ भने, जहाँ k दर स्थिरांक हो, [M] मोनोमर सांद्रता हो, र x मोनोमरको सापेक्षमा प्रतिक्रियाको क्रम हो भने, यदि x = 2 छ भने मोनोमर सांद्रतामा परिवर्तनले प्रतिक्रिया दरलाई कसरी असर गर्छ भनेर व्याख्या गर्नुहोस्।
छलफल:
यदि x २ छ भने, प्रतिक्रिया दर \( k [M]^2 \) हुन्छ। यसको अर्थ प्रतिक्रिया दर मोनोमर सांद्रताको वर्गसँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ। यदि मोनोमर सांद्रता दोब्बर गरियो भने, प्रतिक्रिया दर चार गुणा बढ्नेछ (२² = ४)।
रेडक्स पोलिमराइजेसन
अर्को प्रकारको पोलिमराइजेसन प्रतिक्रिया रेडक्स पोलिमराइजेसन हो। यसमा पोलिमराइजेसन सुरु गर्ने दुई पदार्थहरू बीचको रेडक्स प्रतिक्रिया समावेश हुन्छ।
प्रश्न १:
बेन्जोयल पेरोक्साइड र स्टाइरीन बीचको रेडक्स प्रतिक्रियाबाट पोलिमर बन्छ। हुने सुरुवात प्रतिक्रिया लेख्नुहोस्।
छलफल:
बेन्जोयल पेरोक्साइड र स्टाइरीन बीचको सुरुवात प्रतिक्रियाले पोलिमराइजेशन सुरु गर्ने मुक्त रेडिकलहरू उत्पादन गर्दछ। प्रतिक्रिया निम्नानुसार छ:
\[ \text{(C₆H₅CO)₂O₂} \rightarrow 2 \text{C₆H₅COO·} \]
त्यसपछि बेन्जोयलोक्सिल रेडिकल (\( \text{C₆H₅COO·} \)) ले स्टाइरिनको साथ प्रतिक्रिया गर्दछ, पोलिमराइजेसनको श्रृंखला प्रतिक्रिया सुरु गर्दछ।
\[ \text{C₆H₅COO· + CH₂=CHC₆H₅} \rightarrow \text{C₆H₅COOCH₂-CH·C₆H₅} \]
यो प्रतिक्रिया प्रणालीमा रहेको बाँकी स्टाइरिनको प्रतिक्रियाले पोलिस्टाइरिन नबनेसम्म जारी रहन्छ।
केसिम्पुलन
रसायन विज्ञान वा पदार्थ विज्ञानमा संलग्न जो कोहीको लागि पोलिमराइजेसन प्रतिक्रियाहरू र तिनीहरूको पछाडिको संयन्त्रहरू बुझ्नु महत्त्वपूर्ण छ। माथि छलफल गरिएका उदाहरणहरूबाट, पाठकहरूले थप र संक्षेपण पोलिमराइजेसनको आधारभूत प्रक्रियाहरू, साथै प्रतिक्रिया गतिविज्ञान र रेडक्स पोलिमराइजेसन जस्ता केही उन्नत पक्षहरू बुझ्ने अपेक्षा गरिन्छ। ठोस आधारको साथ, हामी आधुनिक जीवनका विभिन्न पक्षहरूमा पोलिमरहरूको महत्त्वपूर्ण भूमिकालाई राम्रोसँग बुझ्न सक्छौं।
