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व्याख्याकार: पॉलिमर क्या हैं?

ये सामग्री, उनमें से कई कृत्रिम, छोटी रासायनिक इकाइयों की दोहराई जाने वाली श्रृंखलाओं से बनाई गई हैं

पॉलिमर, चाहे कृत्रिम (जैसे दिखाया गया प्लास्टिक) या प्राकृतिक, छोटी रासायनिक इकाइयों की दोहराई जाने वाली श्रृंखलाओं से बने होते हैं। यहां कार्बन परमाणुओं को काला, ऑक्सीजन को लाल और हाइड्रोजन को सफेद रंग में दिखाया गया है।

मोलेकुल/आईस्टॉकफोटो

पॉलिमर हर जगह हैं। एक बार चारों ओर देख लो। आपकी प्लास्टिक की पानी की बोतल। सिलिकॉन आपके फ़ोन के ईयरबड्स पर रबर की युक्तियाँ। आपके जैकेट या स्नीकर्स में नायलॉन और पॉलिएस्टर। फैमिली कार के टायरों में रबर। अब आईने में देख लो। आपके शरीर में कई प्रोटीन भी बहुलक होते हैं। केराटिन (केएआईआर-उह-टिन) पर विचार करें, वह सामान जिससे आपके बाल और नाखून बनते हैं। यहां तक ​​कि आपकी कोशिकाओं का डीएनए भी पॉलीमर है।

परिभाषा के अनुसार, बहुलक बड़े होते हैंअणुओं बिल्डिंग ब्लॉक्स की एक श्रृंखला बंधन (रासायनिक रूप से जोड़ने) द्वारा बनाई गई है। शब्दपॉलीमर "कई भागों" के लिए ग्रीक शब्दों से आया है। उन भागों में से प्रत्येक को वैज्ञानिक कहते हैं aमोनोमर (जिसका ग्रीक में अर्थ है "एक भाग")। एक बहुलक को एक श्रृंखला के रूप में सोचें, इसके प्रत्येक लिंक एक मोनोमर के साथ। वे मोनोमर्स सरल हो सकते हैं - बस एकपरमाणुया दो या तीन - या वे जटिल वलय के आकार की संरचनाएं हो सकती हैं जिनमें एक दर्जन या अधिक परमाणु होते हैं।

एक कृत्रिम बहुलक में, श्रृंखला के प्रत्येक लिंक अक्सर अपने पड़ोसियों के समान होते हैं। लेकिन प्रोटीन, डीएनए और अन्य प्राकृतिक पॉलिमर में, श्रृंखला में लिंक अक्सर अपने पड़ोसियों से भिन्न होते हैं।

डीएनए, आनुवंशिक जानकारी का जीवन का भंडार, छोटी, दोहराई जाने वाली रासायनिक इकाइयों की एक श्रृंखला से बना एक लंबा अणु है। जैसे, यह एक प्राकृतिक बहुलक है।रालवेल/आईस्टॉकफोटो

कुछ मामलों में, पॉलिमर सिंगल चेन के बजाय ब्रांचिंग नेटवर्क बनाते हैं। उनके आकार के बावजूद, अणु बहुत बड़े होते हैं। वे वास्तव में इतने बड़े हैं कि वैज्ञानिक उन्हें इस प्रकार वर्गीकृत करते हैंबड़े अणुओं . पॉलिमर श्रृंखला में सैकड़ों हजारों परमाणु शामिल हो सकते हैं - लाखों भी। बहुलक श्रृंखला जितनी लंबी होगी, वह उतनी ही भारी होगी। और, सामान्य तौर पर, लंबे समय तक पॉलिमर उनसे बने पदार्थों को उच्च पिघलने और उबलते तापमान देंगे। इसके अलावा, एक बहुलक श्रृंखला जितनी लंबी होगी, उतनी ही अधिक होगीश्यानता (या तरल के रूप में बहने का प्रतिरोध)। कारण: उनके पास एक बड़ा सतह क्षेत्र है, जिससे वे पड़ोसी अणुओं से चिपकना चाहते हैं।

ऊन, कपास और रेशम प्राकृतिक बहुलक-आधारित सामग्री हैं जिनका उपयोग प्राचीन काल से किया जाता रहा है।सेल्यूलोज लकड़ी और कागज का मुख्य घटक भी एक प्राकृतिक बहुलक है। अन्य में पौधों द्वारा बनाए गए स्टार्च अणु शामिल हैं। [यहां एक दिलचस्प तथ्य है: सेलूलोज़ और स्टार्च दोनों एक ही मोनोमर, चीनी से बने होते हैंशर्करा . फिर भी उनके पास बहुत अलग गुण हैं। स्टार्च पानी में घुल जाएगा और पच सकता है। लेकिन सेल्यूलोज घुलता नहीं है और इंसानों द्वारा पचाया नहीं जा सकता है। इन दो बहुलकों के बीच एकमात्र अंतर यह है कि ग्लूकोज मोनोमर्स को एक साथ कैसे जोड़ा गया है।]

जीवित चीजें प्रोटीन का निर्माण करती हैं - एक विशेष प्रकार का बहुलक - जिसे मोनोमर्स कहा जाता हैअमीनो अम्ल . हालांकि वैज्ञानिकों ने लगभग 500 विभिन्न अमीनो एसिड की खोज की है, जानवर और पौधे अपने प्रोटीन के निर्माण के लिए उनमें से केवल 20 का उपयोग करते हैं। प्रयोगशाला में, रसायनज्ञों के पास पॉलिमर का डिजाइन और निर्माण करते समय कई विकल्प होते हैं। रसायनज्ञ प्राकृतिक अवयवों से कृत्रिम बहुलक बना सकते हैं। या वे माँ प्रकृति द्वारा बनाए गए किसी भी विपरीत कृत्रिम प्रोटीन बनाने के लिए अमीनो एसिड का उपयोग कर सकते हैं। अधिक बार, रसायनज्ञ प्रयोगशाला में बने यौगिकों से पॉलिमर बनाते हैं।

एक बहुलक की शारीरिक रचना

पॉलिमर संरचनाओं में दो अलग-अलग घटक हो सकते हैं। सभी रासायनिक रूप से बंधी कड़ियों की एक बुनियादी श्रृंखला से शुरू होते हैं। इसे कभी-कभी इसकी रीढ़ कहा जाता है। कुछ में द्वितीयक भाग भी हो सकते हैं जो श्रृंखला की कड़ियों के कुछ (या सभी) से लटकते हैं। इन अनुलग्नकों में से एक एकल परमाणु जितना सरल हो सकता है। अन्य अधिक जटिल हो सकते हैं और इन्हें के रूप में संदर्भित किया जा सकता हैलटकन समूह . ऐसा इसलिए है क्योंकि ये समूह बहुलक की मुख्य श्रृंखला को वैसे ही लटका देते हैं जैसे व्यक्तिगत आकर्षण एक आकर्षक कंगन की श्रृंखला से लटकते हैं। क्योंकि वे स्वयं श्रृंखला बनाने वाले परमाणुओं की तुलना में परिवेश के संपर्क में हैं, ये "आकर्षण" अक्सर यह निर्धारित करते हैं कि एक बहुलक स्वयं और पर्यावरण में अन्य चीजों के साथ कैसे संपर्क करता है।

कभी-कभी लटकन समूह, एक बहुलक श्रृंखला से ढीले लटकने के बजाय, वास्तव में दो श्रृंखलाओं को एक साथ जोड़ते हैं। (इसे एक सीढ़ी की टांगों के बीच फैले एक पायदान की तरह समझें।) रसायनज्ञ इन संबंधों को इस रूप में संदर्भित करते हैंक्रॉसलिंक। वे इस बहुलक से बनी सामग्री (जैसे प्लास्टिक) को मजबूत करते हैं। वे बहुलक को पिघलाने के लिए कठिन और अधिक कठिन बनाते हैं। हालांकि, क्रॉसलिंक जितना लंबा होगा, सामग्री उतनी ही अधिक लचीली होगी।

पॉलिमर रासायनिक रूप से मोनोमर नामक सरल समूहों की कई प्रतियों को जोड़कर बनाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) मोनोमर्स की लंबी श्रृंखलाओं को जोड़कर बनाया जाता है (कोष्ठक में दिखाया गया है)। यह दो कार्बन परमाणु, तीन हाइड्रोजन और एक क्लोरीन परमाणु से बना है।ज़रबोर/आईस्टॉकफोटो

एक रासायनिक बंधन वह है जो एक अणु और कुछ क्रिस्टल में परमाणुओं को एक साथ रखता है। सिद्धांत रूप में, कोई भी परमाणु जो दो रासायनिक बंधन बना सकता है, एक श्रृंखला बना सकता है; यह एक मंडली बनाने के लिए अन्य लोगों के साथ जुड़ने के लिए दो हाथों की आवश्यकता की तरह है। (हाइड्रोजन काम नहीं करेगा क्योंकि यह केवल एक बंधन बना सकता है।)

लेकिन परमाणु जो आमतौर पर बनते हैंकेवल दो रासायनिक बंधन, जैसे कि ऑक्सीजन, अक्सर लंबी, बहुलक जैसी श्रृंखला नहीं बनाते हैं। क्यों? एक बार जब ऑक्सीजन दो बंधन बनाती है, तो यह स्थिर हो जाती है। इसका मतलब है कि इसके दो "फैले हुए हाथ" पहले ही लिए जा चुके हैं। पेंडेंट समूह रखने के लिए कोई नहीं बचा है। चूंकि कई परमाणु जो बहुलक की रीढ़ की हड्डी का हिस्सा होते हैं, उनमें आम तौर पर कम से कम एक लटकता हुआ समूह होता है, जो तत्व आमतौर पर बहुलक श्रृंखला में दिखाई देते हैं, वे कार्बन और सिलिकॉन जैसे चार बंधनों के साथ स्थिर हो जाते हैं।

कुछ पॉलिमर लचीले होते हैं। अन्य बहुत कठोर हैं। प्लास्टिक के कई प्रकार के बारे में सोचें: लचीली सोडा की बोतल में सामग्री पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) से बने कठोर पाइप से बहुत अलग होती है। कभी-कभीसामग्री वैज्ञानिक उन्हें लचीला बनाने के लिए उनके पॉलिमर में अन्य चीजें जोड़ें। जाना जाता हैप्लास्टिसाइज़र (PLAA-stih-sy-zurs), ये अलग-अलग पॉलीमर चेन के बीच जगह लेते हैं। उन्हें आणविक-पैमाने पर स्नेहक की तरह काम करने के बारे में सोचें। वे अलग-अलग जंजीरों को एक-दूसरे के आर-पार आसानी से खिसकने देते हैं।

कई पॉलिमर उम्र के रूप में, वे पर्यावरण के लिए प्लास्टिसाइज़र खो सकते हैं। या, उम्र बढ़ने वाले पॉलिमर पर्यावरण में अन्य रसायनों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। इस तरह के बदलाव यह समझाने में मदद करते हैं कि क्यों कुछ प्लास्टिक लचीले होने लगते हैं लेकिन बाद में सख्त या भंगुर हो जाते हैं।

पॉलिमर की निश्चित लंबाई नहीं होती है। वे आमतौर पर नहीं बनते हैंक्रिस्टल , या। अंत में, उनके पास आमतौर पर एक निश्चित गलनांक नहीं होता है, जिस पर वे तुरंत एक ठोस से तरल के एक पूल में बदल जाते हैं। इसके बजाय, पॉलिमर से बने प्लास्टिक और अन्य सामग्री गर्म होने पर धीरे-धीरे नरम हो जाते हैं।

के बारे मेंसिड पर्किन्स

सिड पर्किन्स एक पुरस्कार विजेता विज्ञान लेखक हैं, जो अपनी पत्नी, दो कुत्तों और तीन बिल्लियों के साथ क्रॉसविले, टेन में रहते हैं। उसे खाना पकाने और लकड़ी का काम करने में मज़ा आता है, और वह वास्तव में,वास्तव मेंगोल्फ में बेहतर करना चाहता है।

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