العوامل المحددة لصفات البوليمر

هناك ثلاثة عوامل مهمة تتوقف عليها صفات البوليمرات وهي:

1-الوزن الجزيئي للبوليمر

إن المركبات العضوية العادية لا تصلح أن تكون مادة بنائية للأجسام النباتية أو الحيوانية لأنها لا تتحمل الضغط وهي عديمة التماسك أو قليلة ! وغالباً ما تكون هشة القوام Brittle ,أما الأجسام المصنوعة من المواد البوليمرية فتمتاز بالمتانة والمقاومة والدوام. فالجزيئات البوليمرية طويلة السلاسل وكبيرة الحجم وبعضها متفرع (Branched)أو متشابك(Cross linked)الأمرالذي يزيد من صلابتها ومقاومتها كما أن باستطاعة الجزيئات البوليمرية الامتداد وإملاء الفراغ في اتجاه الإحدثيات الثلاث كما أن المركبات البوليمرية تكون مقاومة للذوبان في المذيبات بسبب أوزانها الجزيئية العالية.

2-طبيعة السلسلة الجزيئية البوليمرية

تركيب الوحدات المتكررة وهندستها ونوعية المجاميع العضوية والأواصر الكيميائية التي تتضمنها الوحدة المتكررة. كل ذلك يؤثر في الصفات الفيزيائية والكيميائية للمركب بشكل عام، وعلى سبيل المثال نقول أن البوليمرات التي تحتوي على مركبات حلقية في وحداتها المتكررة تكون عادة ذات درجات انصهار عالية، أو أن البوليمرات التي تحتوي على الرابطة الإيثريةC-O-C ether linkage تمنح المادة قابلية المرونة elasticity وسهولة اللوي (flexibility) دون أن تنقطع ، مثل خيوط الأقمشة وكذلك مادة المطاط. إن طبيعة الجزيئة البوليمرية هذه ونوعية المجاميع الكيميائية المرتبطة بها تؤثر على مدى قابلية الجزيئات في تكوين التراكيب المتبلورة (Crystalline Structures).

3-القوى الجزيئية

القوى الجزيئية تصنف إلى نوعين:

القوى الضمنية

أي قوى تعمل ضمن الجزيئة نفسهاوتسمى(intermolecular forces).

القوى المؤثرة بين الجزيئات

وهي تؤثر بين الجزيئات المتجمعة للمادة المختلفة، أي أن الجزيئة الواحدة تتأثر بما يحيط بها من جزيئات أخرى وتؤثر هي بدورها عليها، وهي أنواع مختلفة كما يأتي:

أ‌)تأثير الأقطاب بين الجزيئات(Dipole Effect)

يظهر هذا التأثير في الجزيئات القطبية بصورة خاصة مثل كلوريد الإيثيل (-CH3-CH2δ+C1δ) حيث تكون الجزيئات مستقطبة بسبب تكوين الشحنات الجزئية الضعيفة(partial charges) والناتجة عن اختلاف ذرة الكلور والكربون في قابلية جذب الإلكترونات. ولذا فإن الجزيئات المستقطبة تترتب فيما بينها بحيث أن النهايات المختلفة في الشحنة تكون متقاربة والنهايات المتشابههة الشحنة متباعدة.

ونتيجة لتجاذب الأقطاب المختلفة بين جزيئات المركب القطبي تكون درجات انصهارها ودرجات غليانها عاليتين إذا ما قورنت بالمركبات غير العضوية المقاربة لها بالوزن الجزيئي والجدير بالذكر أن بعض محاليل البوليمرات لا تترسب في درجات حرارة الغرفة الإعتيادية بسبب هذه القوى القطبية التي تماسك الجزيئات بعضها بالبعض الآخر. وعند تسخين محاليل هذه البوليمرات إلى درجة حرارة أعلى، يلاحظ إنها تترسب بسبب تفكيك قوى التجاذب القطبية المسببة للتماسك وإزالة التظيم الموجود.

ب‌)الرابطة الهيدروجينية(Hydrogen Bonding)

تتكون الرابطة الهيدروجينية في المركبات التي تحتوي جزيئاتها على مجاميع الهيدروكسيل (OH) أو (NH) أو (HF). وتكون هذه المجاميع قوية الإستقطاب بفضل السالبية الكهربية العالية لذرات الأكسجين والنيتروجين والفلور حيث ستقطب ذرة الهيدروجين جزئياً.

تؤثر الروابط المستقطبة هذه على الجزيئة بكاملها حيث تصبح الأخيرة مستقطبة. ففي فلوريد الهيدروجين يلاحظ وجود تجاذب بين جزيئة وأخرى بفعل الروابط الهيدروجينية. ويبلغ مقدار هذا التجاذب حوالي (5) كيلو سعر للمول الواحد وهي طاقة الرابطة الهيدروجينية وتمثل بشكل منقط لتمييزها عن الرابطة العادية.

ت‌)الأستقطاب بواسطة الحث(Induced Dipole)[عدل]

عندما تخلط ماداتان إحداهما قطبية والأخرى غير قطبية فإن الجزيئة القطبية تستطيع استقطاب الجزيئات غير القطبية الواقعة حولها بطريقة الحث. إن هذه الطاهرة هي المسؤولة عن ذوبان اليود في الكلوروفورم على سبيل المثال. عن الكلوروفورم مادة قطبية إلى حد ما وتقوم باستقطاب جزيئات اليود المحيطة بها وبذلك يذوب اليود في الكلوفورم. إن اليود أحد العناصر ذات الذرات الكبيرة في الحجم، ولذلك فإن ذرته لها قابلية كبيرة على الأستقطاب بالحث بسبب حجمها الكبير، بينما الذرات الصغيرة الحجم صعبة الاستقطاب بالحث (induction).

ث‌)قوى فان درفالز(Vander Waals Forces )[عدل]

يمكن تقسيم هذه القوى إلى نوعين هما:

1)قوى فان درفالز للجذب ( Vander Waals Attraction Forces )[عدل]

وتسمى أحياناً بقوى لندن وأحيانا بقوى الانتشار. وتنشأ هذه القوى عن تجاذب الجزيئات فيما بينها بسبب تكوين أقطاب كهربية مؤقتة على الجزيئات. تنشأ الأقطاب المشحونة والوقتية هذه عن دوران الإلكترونات المستمر حول النواة والتي تؤدي إلى تكوين قطبين مختلفين في الشحنة بشكل مؤقت لا يلبث أن يزول لتتكون أقطاب جديدة في مواقع أخرى من الجزئية. والأقطاب المتكونة هذه والمؤقتة بدورها تستقطب ما يجاورها من الجزيئات بطريقة الحث.