पॉलिमर: इतिहास, पोलीमराइजेशन, प्रकार, गुण - रसायन विज्ञान - 2025

पॉलिमर एक उच्च दाढ़ द्रव्यमान (हजारों से लाखों लोगों को लेकर) होने की विशेषता आणविक यौगिक होते हैं और इकाइयों की एक बड़ी संख्या कहा जाता है, मोनोमर, जो दोहराया जाता है से मिलकर बनता है।

क्योंकि उनके पास बड़े अणु होने की विशेषता है, इन प्रजातियों को मैक्रोमोलेक्यूल कहा जाता है, जो उन्हें अद्वितीय गुण प्रदान करता है जो छोटे लोगों में मनाया जाने वाले लोगों से बहुत अलग हैं, केवल इस प्रकार के पदार्थों के लिए जिम्मेदार हैं, जैसे कि उनके पास प्रवृत्ति कांच संरचनाओं को आकार देने।

उसी तरह, जैसे वे अणुओं के एक बहुत समूह से संबंधित हैं, आवश्यकता उन्हें एक वर्गीकरण देने के लिए पैदा हुई, यही वजह है कि उन्हें दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: प्राकृतिक उत्पत्ति के पॉलिमर, जैसे प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड; और सिंथेटिक निर्माण, जैसे कि नायलॉन या ल्यूसाइट (Plexiglas के रूप में जाना जाता है)।

विद्वानों ने 1920 के दशक में पॉलिमर के पीछे विज्ञान की अपनी जांच शुरू की, जब उन्होंने जिज्ञासा और घबराहट के साथ देखा कि लकड़ी या रबर जैसे पदार्थ कैसे व्यवहार करते हैं। इसलिए समय के वैज्ञानिकों ने इन यौगिकों का विश्लेषण करना शुरू किया ताकि रोजमर्रा की जिंदगी में मौजूद रहें।

इन प्रजातियों की प्रकृति के बारे में समझ के एक निश्चित स्तर पर पहुंचकर, मैक्रोमोलेक्यूलस के निर्माण में उनकी संरचना और प्रगति को समझना संभव था जो मौजूदा सामग्रियों के विकास और सुधार की सुविधा प्रदान कर सकता था, साथ ही साथ नई सामग्री का उत्पादन भी कर सकता था।

इसी तरह, यह ज्ञात है कि कई महत्वपूर्ण पॉलिमर में उनकी संरचना में नाइट्रोजन या ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, जो कार्बन परमाणुओं से जुड़े होते हैं, जो अणु की मुख्य श्रृंखला का हिस्सा होते हैं।

मुख्य कार्यात्मक समूहों के आधार पर जो मोनोमर्स का हिस्सा हैं, उन्हें उनके नाम दिए जाएंगे; उदाहरण के लिए, यदि मोनोमर एक एस्टर द्वारा बनता है, तो एक पॉलिएस्टर बनाया जाता है।

पॉलिमर का इतिहास

पॉलिमर के इतिहास को पहले ज्ञात पॉलिमर के संदर्भ में शुरू करना चाहिए।

इस तरह, प्राकृतिक उत्पत्ति की कुछ सामग्री जो प्राचीन काल से व्यापक रूप से उपयोग की जाती रही है (जैसे सेलूलोज़ या चमड़े) मुख्य रूप से पॉलिमर से बने होते हैं।

XIX सदी

जो कुछ भी सोच सकता है, उसके विपरीत, पॉलिमर की रचना कुछ सदियों पहले तक एक अज्ञात थी, जब यह निर्धारित करना शुरू हुआ कि ये पदार्थ कैसे बने थे, और उन्होंने कृत्रिम निर्माण को प्राप्त करने के लिए एक विधि स्थापित करने की भी मांग की।

पहली बार "पॉलिमर" शब्द का उपयोग 1833 में किया गया था, स्वीडिश रसायनज्ञ जोन्स जैकब बर्ज़ेलियस के लिए धन्यवाद, जिन्होंने इसका उपयोग एक कार्बनिक प्रकृति के पदार्थों को संदर्भित करने के लिए किया था, जिसमें समान अनुभवजन्य सूत्र होते हैं लेकिन विभिन्न दाढ़ की हड्डी होती है।

यह वैज्ञानिक अन्य शब्दों, जैसे "आइसोमर" या "कटैलिसीस" को गढ़ने का भी प्रभारी था; हालांकि यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उस समय इन अभिव्यक्तियों की अवधारणा आज के अर्थ से पूरी तरह से अलग थी।

प्राकृतिक पॉलिमर प्रजातियों के परिवर्तन से सिंथेटिक पॉलिमर प्राप्त करने के लिए कुछ प्रयोगों के बाद, इन यौगिकों का अध्ययन अधिक प्रासंगिकता प्राप्त कर रहा था।

इन जांचों का उद्देश्य इन पॉलिमर के पहले से ज्ञात गुणों के अनुकूलन और नए पदार्थों को प्राप्त करना था जो विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में विशिष्ट उद्देश्यों को पूरा कर सकते थे।

बीसवी सदी

यह देखते हुए कि रबर कार्बनिक प्रकृति के एक विलायक में घुलनशील था और फिर परिणामस्वरूप समाधान ने कुछ असामान्य विशेषताओं का प्रदर्शन किया, वैज्ञानिक चिंतित थे और उन्हें कैसे समझा जाए, यह नहीं पता था।

इन टिप्पणियों के माध्यम से, उन्होंने अनुमान लगाया कि इस तरह के पदार्थ छोटे अणुओं की तुलना में बहुत अलग व्यवहार प्रदर्शित करते हैं, क्योंकि वे रबर और इसके गुणों का अध्ययन करते समय निरीक्षण करने में सक्षम थे।

उन्होंने नोट किया कि अध्ययन किए गए समाधान में उच्च चिपचिपापन था, ठंड बिंदु में एक महत्वपूर्ण कमी और एक छोटे आसमाटिक दबाव; इससे यह अनुमान लगाया जा सकता है कि बहुत उच्च दाढ़ द्रव्यमान के कई विलेय थे, लेकिन विद्वानों ने इस संभावना पर विश्वास करने से इनकार कर दिया।

ये घटनाएँ, जो कुछ पदार्थों जैसे कि जिलेटिन या कपास में भी प्रकट हुई थीं, उस समय के वैज्ञानिकों ने सोचा था कि इस प्रकार के पदार्थ छोटी आणविक इकाइयों के समुच्चय से बने होते हैं, जैसे कि C ₅ H ₈ या C ₁₀ एच ₁₆, इंटरमॉलिक्युलर बलों द्वारा बाध्य।

हालांकि यह गलत सोच कुछ वर्षों तक बनी रही, लेकिन आज तक जो परिभाषा बनी हुई है, वह जर्मन रसायनज्ञ और रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार विजेता, हरमन स्टुडिंगर द्वारा दी गई थी।

XXI सदी

सहसंयोजक बंधनों द्वारा जुड़े मैक्रोमोलेक्यूलर पदार्थों के रूप में इन संरचनाओं की वर्तमान परिभाषा 1920 में स्टडिंगर द्वारा गढ़ी गई थी, जिन्होंने अगले दस वर्षों में इस सिद्धांत के लिए सबूत मिलने तक प्रयोग करने और प्रयोग करने पर जोर दिया था।

तथाकथित "बहुलक रसायन" का विकास शुरू हुआ और तब से यह दुनिया भर के शोधकर्ताओं के हित पर कब्जा कर रहा है, अपने इतिहास के पन्नों के बीच गिना जाता है जिसमें गिउलिओ नट्टा, कार्ल ज़िगलर सहित बहुत महत्वपूर्ण वैज्ञानिक शामिल हैं, चार्ल्स गुडइयर, दूसरों के बीच, पहले से नामित लोगों के अलावा।

वर्तमान में, पॉलिमर मैक्रोमोलेक्यूलर का अध्ययन विभिन्न वैज्ञानिक क्षेत्रों में किया जाता है, जैसे कि बहुलक विज्ञान या बायोफिज़िक्स, जहां विभिन्न तरीकों और उद्देश्यों के साथ सहसंयोजक बंधों के माध्यम से मोनोमर्स को जोड़ने वाले पदार्थों की जांच की जाती है।

निश्चित रूप से, पॉलीसोप्रीन जैसे प्राकृतिक पॉलिमर से लेकर पॉलीस्टाइनिन जैसे सिंथेटिक मूल के लोग, सिलिकॉन के आधार पर मोनोमर्स से बने सिलिकोसिस जैसे अन्य प्रजातियों के महत्व को कम किए बिना, उनका अक्सर उपयोग किया जाता है।

साथ ही, प्राकृतिक और सिंथेटिक मूल के इन यौगिकों का एक बड़ा हिस्सा मोनोमर्स के दो या दो से अधिक विभिन्न वर्गों से बना है, इन बहुलक प्रजातियों को कोपोलिमर का नाम दिया गया है।

बहुलकीकरण

पॉलिमर के विषय में तल्लीन करने के लिए, हमें बहुलक शब्द की उत्पत्ति के बारे में बात करके शुरू करना चाहिए, जो कि ग्रीक शब्द पोलिस से आता है, जिसका अर्थ है "बहुत"; और मात्र, जो किसी चीज़ के "भागों" को संदर्भित करता है।

इस शब्द का उपयोग आणविक यौगिकों को नामित करने के लिए किया जाता है, जिसमें कई दोहराई जाने वाली इकाइयों से बना एक संरचना होती है, यह एक उच्च सापेक्ष आणविक द्रव्यमान और इन की अन्य आंतरिक विशेषताओं की संपत्ति का कारण बनता है।

इस प्रकार, पॉलिमर बनाने वाली इकाइयाँ आणविक प्रजातियों पर आधारित होती हैं जिनका अपेक्षाकृत छोटा सा आणविक द्रव्यमान होता है।

इस नस में, पोलीमराइज़ेशन शब्द केवल सिंथेटिक पॉलिमर पर लागू होता है, विशेष रूप से इस प्रकार के मैक्रोमोलेक्यूल प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं पर।

इसलिए, पोलीमराइजेशन को रासायनिक प्रतिक्रिया के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो मोनोमर्स (एक समय में एक) के संयोजन में उपयोग किया जाता है, इनमें से, संबंधित पॉलिमर का उत्पादन होता है।

इस प्रकार, पॉलिमर का संश्लेषण दो मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के माध्यम से किया जाता है: इसके अलावा प्रतिक्रियाएं और संक्षेपण प्रतिक्रियाएं, जिन्हें नीचे विस्तार से वर्णित किया जाएगा।

इसके अलावा पॉलिमराइजेशन

इस प्रकार के पोलीमराइजेशन में असंतृप्त अणुओं की भागीदारी होती है, जिनकी संरचना में डबल या ट्रिपल बॉन्ड होते हैं, खासकर कार्बन-कार्बन के।

इन प्रतिक्रियाओं में, मोनोमर्स अपने परमाणुओं के किसी भी उन्मूलन के बिना एक दूसरे के साथ संयोजन से गुजरते हैं, जहां अंगूठी को तोड़ने या खोलने से संश्लेषित पॉलिमर प्रजातियां छोटे अणुओं के उन्मूलन के बिना प्राप्त की जा सकती हैं।

काइनेटिक दृष्टिकोण से, इस पोलीमराइज़ेशन को तीन-चरण प्रतिक्रिया के रूप में देखा जा सकता है: दीक्षा, प्रचार और समाप्ति।

सबसे पहले, प्रतिक्रिया की दीक्षा होती है, जिसमें दो सर्जिकल प्रजातियों को उत्पन्न करने के लिए एक सर्जक (आर _{2 के} रूप में चिह्नित) के रूप में माना जाने वाले अणु पर हीटिंग लागू किया जाता है:

आर ₂ → ₂ आर ∙

यदि पॉलीइथिलीन के उत्पादन का उपयोग एक उदाहरण के रूप में किया जाता है, तो अगला कदम प्रसार है, जहां प्रतिक्रियाशील कट्टरपंथी एक एथिलीन अणु से निपटता है और एक नई कट्टरपंथी प्रजाति निम्नानुसार बनाई जाती है:

आर ∙ + सीएच ₂ = सीएच ₂ → आर - CH ₂ -ch ₂ ∙

इस नए कट्टरपंथी को बाद में एक अन्य एथिलीन अणु के साथ जोड़ा गया है, और यह प्रक्रिया क्रमिक रूप से जारी रहती है, जब तक कि दो लंबी श्रृंखला के कट्टरपंथी के संयोजन को अंत में पॉलीइथाइलीन को जन्म देने के लिए प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है।

संक्षेपण प्रतिक्रियाओं द्वारा पॉलिमराइजेशन

संक्षेपण प्रतिक्रियाओं के माध्यम से पोलीमराइजेशन के मामले में, दो अलग-अलग मोनोमर्स का संयोजन आम तौर पर होता है, इसके अलावा एक छोटे अणु का उन्मूलन होता है, जो आमतौर पर पानी होता है।

इसी तरह, इन प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न पॉलिमर में अक्सर हेटेरोटॉम होते हैं, जैसे कि ऑक्सीजन या नाइट्रोजन, उनकी रीढ़ के हिस्से के रूप में। ऐसा भी होता है कि दोहराई जाने वाली इकाई जो अपनी श्रृंखला के आधार का प्रतिनिधित्व करती है, उसमें वे सभी परमाणु नहीं होते हैं जो मोनोमर में होते हैं जिनसे इसे नीचा दिखाया जा सकता है।

दूसरी ओर, ऐसे तरीके हैं जो हाल ही में विकसित किए गए हैं, जिनमें से प्लाज्मा बहुलकीकरण बाहर खड़ा है, जिनकी विशेषताएं ऊपर वर्णित किसी भी प्रकार के बहुलकीकरण से पूरी तरह सहमत नहीं हैं।

इस तरह, सिंथेटिक मूल के पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाएं, दोनों के अलावा और संक्षेपण, अनुपस्थिति में या उत्प्रेरक प्रजातियों की उपस्थिति में हो सकती हैं।

संक्षेपण पोलीमराइज़ेशन का उपयोग व्यापक रूप से रोजमर्रा की जिंदगी में पाए जाने वाले कई यौगिकों के निर्माण में किया जाता है, जैसे डक्रॉन (पॉलिएस्टर के रूप में जाना जाता है) या नायलॉन।

पोलीमराइजेशन के अन्य रूप

इन कृत्रिम बहुलक संश्लेषण के तरीकों के अलावा, जैविक संश्लेषण भी है, जिसे अध्ययन के क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया गया है, जो बायोपॉलिमर के अनुसंधान के लिए जिम्मेदार है, जिन्हें तीन मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया गया है: पोलीन्यूक्लियोटाइड्स, पॉलीपेप्टाइड्स और पॉलीसेकेराइड।

जीवित जीवों में, संश्लेषण को स्वाभाविक रूप से बाहर किया जा सकता है, प्रक्रियाओं के माध्यम से जिसमें पॉलिमर के एंजाइम जैसे कि डीओक्सीरिबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) के उत्पादन में उत्प्रेरक की उपस्थिति शामिल होती है।

अन्य मामलों में, जैव रासायनिक बहुलकीकरण में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश एंजाइम प्रोटीन होते हैं, जो अमीनो एसिड के आधार पर बनने वाले पॉलिमर होते हैं और जो अधिकांश जैविक प्रक्रियाओं में आवश्यक होते हैं।

इन विधियों द्वारा प्राप्त बायोपॉलीमेरिक पदार्थों के अलावा, अन्य वाणिज्यिक प्रासंगिकताएं भी हैं, जैसे कि वल्केनाइज्ड रबर जो सल्फर की उपस्थिति में प्राकृतिक मूल के हीटिंग रबर द्वारा निर्मित होता है।

इस प्रकार, प्राकृतिक उत्पत्ति के पॉलिमर के रासायनिक संशोधन के माध्यम से बहुलक संश्लेषण के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकों में से परिष्करण, क्रॉसलिंकिंग और ऑक्सीकरण हैं।

पॉलिमर के प्रकार

पॉलिमर के प्रकारों को विभिन्न विशेषताओं के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, हीटिंग के लिए उनकी शारीरिक प्रतिक्रिया के अनुसार उन्हें थर्माप्लास्टिक, थर्मोसेट्स या इलास्टोमर्स में वर्गीकृत किया जाता है।

इसके अलावा, मोनोमर्स के प्रकार पर निर्भर करता है जिससे वे बनते हैं, वे एकाधिकार या कॉपोलिमर हो सकते हैं।

इसी प्रकार, जिस तरह के पोलीमराइज़ेशन के अनुसार वे उत्पन्न होते हैं, उसके अनुसार वे जोड़ या संघनन पॉलीमर हो सकते हैं।

इसी तरह, प्राकृतिक या सिंथेटिक पॉलिमर उनके मूल के आधार पर प्राप्त किया जा सकता है; या इसकी रासायनिक संरचना के आधार पर जैविक या अकार्बनिक।

गुण

- इसकी सबसे उल्लेखनीय विशेषता इसकी संरचना के आधार के रूप में इसके मोनोमर्स की दोहरावदार पहचान है।

- इसके विद्युत गुण इसके उद्देश्य के अनुसार भिन्न होते हैं।

- वे यांत्रिक गुणों जैसे कि लोच या कर्षण के प्रतिरोध को प्रस्तुत करते हैं, जो उनके स्थूल व्यवहार को परिभाषित करते हैं।

- कुछ पॉलिमर महत्वपूर्ण ऑप्टिकल गुणों का प्रदर्शन करते हैं।

- उनके पास मौजूद माइक्रोस्ट्रक्चर उनके अन्य गुणों को सीधे प्रभावित करता है।

- पॉलिमर की रासायनिक विशेषताएं उन्हें बनाने वाली जंजीरों के बीच आकर्षक बातचीत द्वारा निर्धारित की जाती हैं।

- इसके परिवहन गुण इंटरमॉलिक्युलर मूवमेंट की गति के सापेक्ष हैं।

- इसके एकत्रीकरण के राज्यों का व्यवहार इसकी आकृति विज्ञान से संबंधित है।

पॉलिमर के उदाहरण

बड़ी संख्या में मौजूद पॉलिमर निम्नलिखित हैं:

polystyrene

विभिन्न प्रकार के कंटेनरों में उपयोग किया जाता है, साथ ही साथ कंटेनर में भी उपयोग किया जाता है जो थर्मल इंसुलेटर (ठंडा पानी या स्टोर बर्फ) और यहां तक ​​कि खिलौनों में भी उपयोग किया जाता है।

polytetrafluoroethylene

टेफ्लॉन के रूप में बेहतर रूप से जाना जाता है, इसका उपयोग विद्युत इन्सुलेटर के रूप में किया जाता है, रोलर्स के निर्माण में और रसोई के बर्तन को कोट करने के लिए भी।

पोलीविनाइल क्लोराइड

दीवार चैनल, टाइल, खिलौने और पाइप के उत्पादन में उपयोग किया जाता है, इस बहुलक को व्यावसायिक रूप से पीवीसी के रूप में जाना जाता है।

संदर्भ

1. विकिपीडिया। (एस एफ)। पॉलिमर। En.wikipedia.or से पुनर्प्राप्त
2. चांग, ​​आर। (2007)। रसायन विज्ञान, नौवां संस्करण। मेक्सिको: मैकग्रा-हिल।
3. LibreTexts। (एस एफ)। पॉलिमर का परिचय। Chem.libretexts.org से लिया गया
4. कौवी, जेएमजी, और अरिघी, वी। (2007)। पॉलिमर: आधुनिक सामग्री का रसायन विज्ञान और भौतिकी, तीसरा संस्करण। Books.google.co.ve से पुनर्प्राप्त किया गया
5. ब्रिटानिका, ई। (Nd)। पॉलिमर। Britannica.com से लिया गया
6. मोरावेट्ज, एच। (2002)। पॉलिमर: एक विज्ञान की उत्पत्ति और विकास। Books.google.co.ve से पुनर्प्राप्त किया गया