Language
Country/Area
No result found
سر البوليمرات الطبيعية: ما هي المواد التي تعرف أنها هدايا من الطبيعة؟
البوليمرات هي جزيئات كبيرة تتكون من العديد من الوحدات المتكررة المستمدة من واحد أو أكثر من المونومرات. تلعب البوليمرات الموجودة في الطبيعة والبوليمرات الاصطناعية دورًا أساسيًا في حياتنا اليومية. من المواد البلاستيكية الاصطناعية المألوفة مثل البوليسترين إلى البوليمرات الحيوية الطبيعية مثل الحمض النووي والبروتينات، والتي تلعب جميعها أدوارًا مهمة في البنية والوظيفة البيولوجية.
تتميز البوليمرات بخصائص تشمل المتانة العالية، والمرونة العالية، والميل إلى تكوين هياكل غير متبلورة أو شبه بلورية بسهولة أكبر، مما يجعلها شائعة في التطبيقات البيولوجية والصناعية.
يشتق مصطلح البوليمر من الكلمات اليونانية التي تعني "كثير" و"جزء". تم اقتراح هذا المصطلح لأول مرة من قبل يونس جاكوب بيرسيليوس في عام 1833، ومع ذلك، في عام 1920، اقترح هيرمان ستودينجر مفهوم البوليمرات الحديثة، مع التركيز على بنيتها الجزيئية الكبيرة كجزيئات مرتبطة تساهميًا.
أنواع البوليمرات الطبيعية
يمكن تقسيم البوليمرات الطبيعية إلى عدة أنواع، ومن أشهرها ما يلي:
البوليمرات الطبيعية
تم استخدام البوليمرات الطبيعية مثل القنب والعنبر والمطاط الطبيعي لعدة قرون. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر السليلوز، المكون الرئيسي للخشب والورق، بوليمرًا طبيعيًا مهمًا آخر.
البوليمرات الاصطناعية
تشمل البوليمرات الاصطناعية البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي فينيل كلورايد والمطاط الصناعي وغيرها. ويتجاوز الإنتاج السنوي لهذه المواد 330 مليون طن. تحتوي البوليمرات الشائعة مثل البولي إيثيلين على وحدة التكرار أو مونومر الإيثيلين.
لا يزال الطلب العالمي على البوليمرات الطبيعية والاصطناعية في ازدياد، مما يجعل نطاق تطبيقاتها مستمرًا في التوسع.
التركيب والتخليق الحيوي للبوليمرات
البلمرة هي عملية دمج عدة جزيئات صغيرة (مونومرات) في سلسلة أو شبكة تساهمية. خلال هذه العملية، قد يتم فقدان مجموعات كيميائية معينة من كل مونومر. يمكن تقسيم طرق التوليف المختلفة إلى بلمرة متدرجة وبلمرة متسلسلة، حيث يمكن تقسيم البلمرة المتدرجة إلى تكثيف متعدد وإضافات متعددة.
التخليق الحيوي
يتم تصنيع البوليمرات البيولوجية في الطبيعة، مثل السكريات وسلاسل الببتيد والأحماض النووية، عن طريق التفاعلات الأنزيمية في الخلايا. على سبيل المثال، تكوين الحمض النووي هو عملية يتم تحفيزها بواسطة بوليميراز الحمض النووي.
يلعب تركيب البوليمرات الحيوية دورًا مهمًا في البحث العلمي اليوم، لذلك أصبحت تطبيقاته متنوعة في مختلف المجالات.
تعديل البوليمرات الطبيعية
يتم تصنيع العديد من البوليمرات التجارية الهامة عن طريق التعديل الكيميائي للبوليمرات الطبيعية. على سبيل المثال، يتكون النيتروسليلوز من تفاعل حمض النيتريك والسليلوز، ويتكون المطاط المفلكن من تفاعل درجة الحرارة العالية للكبريت والمطاط الطبيعي. لا تعمل هذه التعديلات على تحسين أدائه فحسب، بل تعمل أيضًا على توسيع نطاق التطبيق الخاص به.
بالنسبة للبوليمرات الاصطناعية، تعد بنيتها المجهرية ووزنها الجزيئي ودرجة البلمرة من العوامل الرئيسية التي تحدد خواصها الفيزيائية.
تركيب وترتيب البوليمرات
يمكن وصف بنية البوليمرات بمقاييس طول مختلفة، بدءًا من المستوى الفرعي النانومتري وحتى المستوى العياني. يوفر هيكل كل مرحلة الأساس للمرحلة التالية. تؤثر الأشكال الهيكلية المختلفة للبوليمرات على خواصها الفيزيائية والكيميائية، خاصة فيما يتعلق بعمليات التبلور وفصل الطور.
الأفكار النهائية
تثبت البوليمرات أهميتها سواء في البيئة الطبيعية أو في المجتمع المعاصر. لذلك، بينما نواجه علم المواد المتزايد التعقيد، هل ينبغي لنا أن نولي المزيد من الاهتمام للمواد من الطبيعة واستخداماتها المحتملة؟
