بسپار یا پلیمر: دنیای مولکول‌های غول‌پیکر
بسپار چیست و چگونه ساخته می‌شود؟
یک بسپار مانند یک قطار بسیار طولانی است که از به هم پیوستن واگن‌های کوچک و یکسان به نام تک‌پار ساخته می‌شود. این واگن‌های کوچک در یک واکنش بسپارش به هم متصل می‌شوند تا زنجیره‌ای بلند تشکیل دهند. به تعداد این واگن‌ها که از 100 تا چندین هزار عدد می‌تواند باشد، درجه بسپارش۴ می‌گویند.
فرمول کلی این فرآیند را می‌توان به صورت زیر نشان داد:
در این فرمول، A نشان‌دهنده‌ی تک‌پار و (A)n نشان‌دهنده‌ی بسپار با n واحد تکراری است.
انواع اصلی بسپارها
بسپارها را می‌توان بر اساس منشأ تولید یا ساختار مولکولی‌شان دسته‌بندی کرد. جدول زیر یک تقسیم‌بندی کلی را نشان می‌دهد.
| نوع بسپار | منشأ | مثال‌های معروف | ویژگی کلیدی |
|---|---|---|---|
| طبیعی | طبیعت و موجودات زنده | دی‌ان‌ای، پنبه، ابریشم، پروتئین | تجزیه‌پذیر |
| مصنوعی | ساخته‌شده در آزمایشگاه و صنعت | پلاستیک‌ها (بطری، نایلون)، لاستیک | غیرقابل تجزیه |
| نیمه‌مصنوعی | تغییر شیمیایی بسپارهای طبیعی | لاستیک ولکانیزه‌شده، ریون | خواص بهبود یافته |
ساختار مولکولی و خواص فیزیکی
نحوه‌ی آرایش زنجیره‌های بسپاری در کنار هم، خواص نهایی ماده را تعیین می‌کند. این آرایش می‌تواند منظم و بلوری یا نامنظم و بی‌شکل باشد.
به عنوان مثال، در پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) که برای ساخت بطری‌های شیر استفاده می‌شود، زنجیره‌ها به صورت منظم و فشرده در کنار هم قرار گرفته‌اند که باعث استحکام و سفتی بیشتر می‌شود. برعکس، در پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE) که برای ساخت نایلون‌های نرم به کار می‌رود، زنجیره‌ها شاخه‌دار و نامنظم هستند و ماده را نرم و انعطاف‌پذیر می‌کنند.
بسپارها در خدمت بشر: از پزشکی تا فناوری فضایی
کاربردهای بسپارها آنقدر گسترده است که زندگی مدرن بدون آن‌ها غیرممکن به نظر میرسد.
- پزشکی: نخ‌های بخیه قابل جذب، اعضای مصنوعی بدن مانند رگ‌های خونی و مفاصل، بسته‌بندی داروها و سرنگ‌های یکبار مصرف.
- صنعت بسته‌بندی: انواع پلاستیک‌ها برای نگهداری مواد غذایی، بطری‌های نوشابه و آب.
- نساجی: پارچه‌هایی مانند نایلون، پلی‌استر و اکریلیک که از بسپارهای مصنوعی ساخته می‌شوند.
- حمل‌ونقل و ساختمان: بدنه‌ی خودروها، لاستیک چرخ، عایق‌های حرارتی و صوتی، لوله‌های پلی‌مری.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. این یک اشتباه رایج است. پلاستیک‌ها خانواده‌ای بزرگ از بسپارهای مصنوعی هستند که هر کدام ساختار و خواص متفاوتی دارند. برخی سخت و شکننده، برخی نرم و انعطاف‌پذیر و برخی دیگر بسیار مقاوم در برابر حرارت یا مواد شیمیایی هستند.
بسیاری از بسپارهای مصنوعی به دلیل ساختار شیمیایی قوی خود، در طبیعت به‌راحتی توسط میکروارگانیسم‌ها تجزیه نمی‌شوند و برای صدها سال در محیط باقی می‌مانند. این موضوع باعث آلودگی خاک و آب می‌شود. راه‌حل، بازیافت و استفاده از بسپارهای زیست‌تخریب‌پذیر۵ است.
بله، دقیقاً! مولکول دی‌ان‌ای یک بسپار طبیعی بسیار پیچیده است. تک‌پارهای آن نوکلئوتیدها هستند که به صورت یک زنجیره‌ی بسیار طولانی و مارپیچ دوگانه به هم متصل شده‌اند و حاوی اطلاعات ژنتیکی همه‌ی موجودات زنده هستند.
پاورقی
۱بسپار (Polymer): از دو بخش "بس" (بسیار) و "پار" (پاره/قطعه) تشکیل شده است. به معنای مولکولی متشکل از بخش‌های تکراری بسیار.
۲تک‌پار (Monomer): واحد سازنده‌ی کوچک و تکراری یک بسپار.
۳واکنش بسپارش (Polymerization): فرآیند شیمیایی که در آن تک‌پارها به هم می‌پیوندند و بسپار را تشکیل می‌دهند.
۴درجه بسپارش (Degree of Polymerization): تعداد تک‌پارهای به هم پیوسته در یک زنجیره‌ی بسپاری.
۵بسپارهای زیست‌تخریب‌پذیر (Biodegradable Polymers): بسپارهایی که پس از دور ریخته شدن، در محیط طبیعی توسط موجودات ریز تجزیه شده و به مواد بی‌ضرر تبدیل می‌شوند.