Саволҳои намунавӣ ва муҳокимаи таъриф ва сохтори полимерҳо
Полимерҳо пайвастагиҳои макромолекулавӣ мебошанд, ки аз воҳидҳои такрорӣ, ки бо номи мономерҳо маълуманд, иборатанд. Дар химия, полимерҳо дар доираи васеи барномаҳо, аз саноати пластикӣ ва нассоҷӣ то биотиб, нақши муҳим мебозанд. Дар ин мақола таърифи полимерҳо ва сохтори онҳо баррасӣ мешавад, инчунин якчанд мисолҳои масъалаҳо ва роҳҳои ҳалли онҳо барои амиқтар фаҳмидани ин мафҳум оварда мешаванд.
Фаҳмидани полимерҳо
Калимаи "полимер" аз калимаҳои "poly" ("полимер"), ки маънояш "бисёр" ва "mer" ("воҳид") мебошанд, гирифта шудааст. Пас, ба маънои аслӣ, полимер молекулаи калонест, ки аз бисёр воҳидҳои хурдтар, ки мономерҳо номида мешаванд, иборат аст. Ин мономерҳо тавассути реаксияҳои полимеризатсия якҷоя шуда, сохторҳои занҷири дарозро ташкил медиҳанд.
Намунаҳои полимерҳои табиӣ ва синтетикӣ:
1. Полимерҳои табиӣ:
– Селлюлоза: аз мономерҳои глюкоза дар деворҳои ҳуҷайраҳои растанӣ иборат аст.
– Сафеда: Аз аминокислотаҳо ҳамчун мономерҳо иборат аст.
– Резинаи табиӣ: Аз полимери изопрен сохта шудааст.
2. Полимерҳои синтетикӣ:
– Полиэтилен (PE): Дар истеҳсоли халтаҳои пластикӣ истифода мешавад.
– Полипропилен (PP): Дар зарфҳои гуногуни пластикӣ ва ашёи рӯзгор истифода мешавад.
– Поливинилхлорид (PVC): Мавод барои қубурҳо ва таҷҳизоти тиббӣ.
Сохтори полимерӣ
Аз нигоҳи сохторӣ, полимерҳоро вобаста ба шакл ва тартиби занҷирашон ба якчанд намуд тақсим кардан мумкин аст. Намудҳои сохторҳои полимерӣ инҳоянд:
1. Сохтори хаттӣ:
– Полимерҳо бо сохтори хаттӣ занҷирҳои дароз ва рости мономерҳои ба ҳам пайвастшударо доранд. Мисолҳо полиэтилен ва полистиролро дар бар мегиранд.
2. Сохтори филиал:
– Полимерҳои шохадор занҷири асосӣ доранд, ки шохаҳои кӯтоҳ аз занҷири асосӣ мебароянд. Мисол полипропилени шохадор мебошад.
3. Сохтори шабака (пайванди байниҳамдигарӣ):
– Ин полимерҳо занҷирҳое доранд, ки бо ҳам пайваст шуда, шабакаи сеченака ташкил медиҳанд. Мисолҳо қатрони эпоксидӣ ва бакелитро дар бар мегиранд.
4. Сохтори сополимери блокӣ:
– Аз ду ё зиёда намуди мономерҳо иборат аст, ки бо тартиби муайян ҷойгир шудаанд ва дар тӯли занҷири полимер блокҳои мушаххасро ташкил медиҳанд. Мисол SBS (стирол-бутадиен-стирол) мебошад.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Барои беҳтар фаҳмидани маъно ва сохтори полимерҳо, дар ин ҷо чанд мисоли саволҳо ва муҳокимаҳои онҳо оварда шудаанд.
Саволи 1:
Савол: Се фарқияти асосии байни полимерҳои термопластикӣ ва термосетиро номбар кунед!
Муҳокима:
– Термопластикӣ:
– Ҳангоми гармкунӣ об шуда ва ҳангоми хунуккунӣ сахт шуда метавонад, ин равандро чандин маротиба такрор кардан мумкин аст.
– Сохтори молекулавӣ хаттӣ ё каме шохадор аст.
– Мисолҳо: Полиэтилен (PE), Полипропилен (PP).
– Термосет:
– Ҳангоми гармкунӣ тағйироти бебозгашти кимиёвӣ ба амал меоянд, гармкунии аввал онҳоро сахт мекунад, аммо баъд онҳоро дубора об кардан мумкин нест.
– Сохтори шабакавии сеченака тағйирнопазир дорад.
– Мисолҳо: қатрони эпоксидӣ, бакелит.
Саволи 2:
Савол: Чӣ тавр вазни молекулавии миёна (Mn) ва вазни молекулавии миёна (Mw)-и полимерро муайян кардан мумкин аст?
Муҳокима:
– Вазни миёнаи молекулавии рақамӣ (Mn):
– Mn = Σ(Ni Mi) / ΣNi
– ки дар он Ni шумораи молекулаҳо бо вазни молекулавии Mi мебошад.
– Вазн Вазни миёнаи молекулавӣ (Mw):
– Mw = Σ(Ni Mi^2) / Σ(Ni Mi)
– Mw ба молекулаҳои дорои вазни молекулавии баландтар вазни бештар медиҳад ва одатан аз Mn зиёдтар аст.
Саволи 3:
Савол: Навъи полимерро аз изҳороти зерин муайян кунед: «Ин полимер сохтори асосӣ дорад, ки аз воҳидҳои такрории этилен иборат аст ва хосиятҳои чандиртар дорад».
Муҳокима:
– Бар асоси изҳороте, ки полимер аз воҳидҳои такрории этилен иборат аст ва хосиятҳои чандир дорад, полимер эҳтимолан полиэтилен (PE) бошад.
Саволи 4:
Савол: Равандҳои полимеризатсияи илова ва полимеризатсияи конденсатсияро бо мисолҳо барои ҳар яки онҳо шарҳ диҳед.
Муҳокима:
– Полимеризатсияи иловагӣ:
– Раванде, ки дар он мономерҳо бо пайвандҳои дугона (масалан, алкенҳо) бо ҳамдигар бе пайдоиши маҳсулоти иловагӣ пайваст мешаванд.
– Мисол: Полиэтилен аз этилен.
– n(C2H4) → [-CH2-CH2-]n
– Полимеризатсияи конденсатсия:
– Раванде, ки дар он ду ё зиёда мономерҳо бо ду гурӯҳи гуногуни функсионалӣ реаксия мекунанд, полимерро ташкил медиҳанд ва маҳсулоти иловагӣ ба монанди об ё метанолро ба вуҷуд меоранд.
– Мисол: Нейлон-6,6 аз гексаметилендиамин ва кислотаи адипӣ.
– H2N-(CH2)6-NH2 + HOOC-(CH2)4-COOH → [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n + 2nH2O
Саволи 5:
Савол: Региоспецификӣ дар полимеризатсия чӣ маъно дорад ва он чӣ гуна ба сохтори полимер таъсир мерасонад?
Муҳокима:
– Региоспесификатсия:
– Региоспецификӣ ба мунтазамии пайвастани мономерҳо дар занҷир, ки сохтори пайвандҳои химиявиро муайян мекунад, ишора мекунад.
– Полимерҳо метавонанд сохторҳои изотактикӣ (ҳамаи ивазкунандагон дар як тарафи занҷир), синдиотактикӣ (ивазкунандагон дар мавқеъ иваз мешаванд) ё атактикӣ (ивазкунандагон тасодуфан тақсим шудаанд) дошта бошанд.
– Мисол: Полипропиленро метавон ҳамчун PP-и изотактикӣ, PP-и синдиотактикӣ ё PP-и атактикӣ ташкил дод, ки ба хосиятҳои физикии он, ба монанди кристаллӣ ва нуқтаи обшавӣ, таъсир мерасонад.
Хулоса
Полимерҳо вобаста ба намуди мономер ва тарзи ҷойгиршавии онҳо дар занҷири полимерӣ сохтор ва хосиятҳои гуногуни гуногун доранд. Фаҳмидани сохтор ва сохтори полимерҳо, инчунин тарзи синтези онҳо калиди татбиқи онҳо дар саноат ва технология мебошад. Машқҳо ва муҳокимаҳои пешниҳодшуда инчунин ба тақвияти мафҳумҳои муҳими бунёдӣ дар химияи полимерҳо мусоидат мекунанд. Бо фаҳмиши хуб, мо метавонем полимерҳоро дар оянда дар як қатор барномаҳои инноватсионӣ истифода барем.
