پلیمر: مواد شیمیایی با مولکول‌های بسیار بزرگ و زنجیره‌ای که از آن‌ها پلاستیک و مواد مشابه ساخته می‌شود.

پلیمرها: زنجیره‌های بزرگ مولکولی که دنیای پلاستیک را ساخته‌اند

پلیمر چیست؟ مثل دانه‌های تسبیح به هم چسبیده

پلیمرها مواد شیمیایی هستند که مولکول‌های بسیار بزرگی دارند. فرض کن دانه‌های کوچک تسبیح را یکی پس از دیگری به نخ می‌کشیم. هر دانه یک مونومر¹ نام دارد و وقتی تعداد زیادی از آن‌ها به هم وصل شوند، یک زنجیره بلند به اسم پلیمر² ساخته می‌شود. این زنجیره‌ها می‌توانند کوتاه یا بسیار بلند باشند. برای مثال، در یک قاشق پلاستیکی ساده، میلیون‌ها مونومر به هم چسبیده‌اند تا ماده سفت و محکمی بسازند.

بیایید یک مثال ساده بزنیم: اتم‌های کربن مانند آجرهای کوچکی هستند که دست به دست هم می‌دهند و زنجیره درست می‌کنند. دانشمندان به این فرآیند پلیمریزاسیون³ می‌گویند. در طبیعت نیز پلیمرها وجود دارند؛ مثل نشاسته در سیب‌زمینی یا سلولز در درختان. اما در کارخانه‌ها، انسان‌ها پلیمرهای مصنوعی مانند نایلون و پلی‌اتیلن می‌سازند.

انواع پلیمرها: طبیعی در برابر مصنوعی

پلیمرها را می‌توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد: پلیمرهای طبیعی و پلیمرهای مصنوعی. دسته اول در طبیعت یافت می‌شوند بدون اینکه انسان در ساختن آن‌ها نقشی داشته باشد. برای نمونه، ابریشم که کرم ابریشم می‌تند، یک پلیمر طبیعی است. پشم گوسفند و دی‌ان‌ای (DNA) که اطلاعات ژنتیکی ما را حمل می‌کند، نیز از پلیمرها ساخته شده‌اند.

دسته دوم، پلیمرهای ساخته دست بشر هستند. انسان با گرم کردن و مخلوط کردن مواد شیمیایی مختلف، زنجیره‌های بلندی می‌سازد. مشهورترین پلیمر مصنوعی، پلاستیک است. اما پلیمرهای مصنوعی فقط به پلاستیک ختم نمی‌شوند؛ چسب‌های قوی، رنگ‌های ساختمانی و حتی برخی داروها نیز از همین مواد ساخته می‌شوند.

پلاستیک‌ها چگونه ساخته می‌شوند؟ از نفت تا اسباب‌بازی

یکی از مهم‌ترین پلیمرهای مصنوعی، پلاستیک است. اما پلاستیک از چه چیزی درست می‌شود؟ ماده اولیه اصلی برای بسیاری از پلاستیک‌ها، نفت خام است. نفت یک مایع سیاه و غلیظ است که از اعماق زمین بیرون می‌آید. در پالایشگاه‌ها، نفت را آنقدر حرارت می‌دهند تا به اجزای کوچک‌تری مانند اتیلن تجزیه شود. سپس اتم‌های اتیلن را در شرایط ویژه فشار و دما به هم وصل می‌کنند تا زنجیره‌های بلند پلی‌اتیلن بسازند.

برای اینکه تصویر بهتری در ذهن داشته باشیم، فرمول ساده این واکنش را ببینیم. یک مولکول اتیلن از دو اتم کربن و چهار اتم هیدروژن ساخته شده است. وقتی هزاران عدد از این مولکول‌ها به هم بپیوندند، پلی‌اتیلن تشکیل می‌شود:

در این فرمول، n تعداد مونومرها را نشان می‌دهد و معمولاً عدد بسیار بزرگی مانند 1000 یا بیشتر است. بعد از این مرحله، مواد پلیمری را با رنگ‌ها و افزودنی‌های دیگر مخلوط می‌کنند، حرارت می‌دهند و در قالب‌های مخصوص می‌ریزند تا به شکل لیوان، بشقاب یا اسباب‌بازی درآیند.

کاربردهای جالب پلیمرها در خانه و مدرسه

حالا که می‌دانیم پلیمرها زنجیره‌های بزرگ مولکولی هستند، بیایید چند نمونه از کاربردهای آن‌ها را در اطراف خود پیدا کنیم. وقتی صبحانه می‌خورید، اگر از یک بطری پلاستیکی آب بنوشید، آن بطری از پلیمر پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)⁴ ساخته شده است. مسواکی که با آن دندان‌هایتان را می‌شویید، دسته‌اش از پلیمر پلی‌پروپیلن است. حتی کیسه‌های زباله، نایلون‌های پلاستیکی و کیسه‌های فریزر همگی از پلیمرها درست شده‌اند.

در کلاس درس، خودکارهای پلاستیکی، خط‌کش‌های شفاف و جلد دفترها همگی از پلیمرهای مختلف ساخته شده‌اند. در بیمارستان‌ها، سرنگ‌های یکبار مصرف و دستکش‌های پزشکی از پلیمرهایی ساخته می‌شوند که میکروب را از خود عبور نمی‌دهند. لاستیک خودروها، چسب قوی و حتی رنگ دیوار نیز حاوی پلیمر هستند. به راستی، بدون پلیمرها، زندگی امروزی بسیار متفاوت بود.

چالش‌های مفهومی: سه پرسش رایج درباره پلیمرها

پاورقی‌ها

¹مونومر: به یک مولکول کوچک و ساده گفته می‌شود که قابلیت تکرار شدن و اتصال به مولکول‌های مشابه خود را دارد. معادل انگلیسی: Monomer.
²پلیمر: ماده شیمیایی با مولکول‌های زنجیره‌ای و بسیار بزرگ که از اتصال تعداد زیادی مونومر ساخته می‌شود. معادل انگلیسی: Polymer.
³پلیمریزاسیون: فرآیند شیمیایی که در آن مونومرها به هم متصل می‌شوند و زنجیره پلیمری را می‌سازند. معادل انگلیسی: Polymerization.
⁴پلی‌اتیلن ترفتالات (PET): یکی از رایج‌ترین پلیمرهای مصنوعی که برای ساخت بطری‌های نوشیدنی و الیاف پوشاک استفاده می‌شود. معادل انگلیسی: Polyethylene terephthalate.