Polimer nedir?

polimer

Polimer, monomer olarak adlandırılan alt birimlerin birbirine bağlanmasıyla oluşan büyük bir molekül. Polimerler genellikle yüksek erime ve kaynama noktalarına sahipler. Bu moleküller birçok monomerden oluştuğu için yüksek moleküler kütlelere sahip olma eğilimleri var. Polimer kelimesi "çok" anlamına gelen Yunanca poli- ön eki ve "parça" anlamına gelen -mer sonekinden geliyor. Bu kelime, 1833 yılında İsveçli kimyager Jons Jacob Berzelius (1779-1848) tarafından üretilmiş ancak o zamanlar modern tanımdan farklı bir anlam taşımıştı. Polimerlerin makromoleküller olduğu modern anlayış 1920'de Alman organik kimyager Hermann Staudinger (1881-1965) tarafından önerildi.

Polimer örnekleri

Polimerler iki kategoriye ayrılabilir. Doğal polimerler (ayrıca biyopolimerler de denir) ipek, kauçuk, selüloz, yün, kehribar, keratin, kolajen, nişasta, DNA ve gomalak olarak sıralanıyor. Biyopolimerler organizmalarda, yapısal proteinler, fonksiyonel proteinler, nükleik asitler, yapısal polisakaritler ve enerji depolayan moleküller gibi kilit fonksiyonları yerine getiriyor.

Sentetik polimerler ise sıklıkla laboratuvarda kimyasal reaksiyonlarla hazırlanmakta. Sentetik polimerlerin örnekleri arasında PVC (polivinil klorür), polistiren, sentetik kauçuk, silikon, polietilen, neopren ve naylon var. Sentetik polimerler plastikler, yapıştırıcılar, boyalar, mekanik parçalar ve birçok yaygın nesneyi yapmak için kullanılıyor.

Sentetik polimerler iki kategoride gruplandırılabilir. Termoset plastikler, ısı veya radyasyon yoluyla kürlenen ve (böylece geri dönüşümsüz bir şekilde) çözünmeyen polimere dönüştürülen sıvı veya yumuşak katı maddeden yapılır. Termoset plastikler sert olma eğilimindeler ve moleküler ağırlıkları yüksek.

Plastik deforme olduğunda şekilsiz kalır ve erimeden önce genelde ayrışır. Termoset plastiklerin örnekleri arasında epoksi, polyester, akrilik reçineler, poliüretanlar ve vinil esterler var. Bakalit, kevlar ve vulkanize edilmiş kauçuk da termoset plastiklerdir.

Küre biçimli polimerleri (en solda) gösteren elektron mikroskobu; bilim adamları yeni bir çözücü eklendiğinde kürelerin büküldüğünü ve uzadığını keşfetti
Küre biçimli polimerleri (en solda) gösteren elektron mikroskobu. Bilim adamları yeni bir çözücü eklendiğinde kürelerin büküldüğünü ve uzadığını keşfettiler.

Termoplastik polimerler veya termosften plastikler, diğer sentetik polimerler arasındalar. Termoset plastikler sert olmasına rağmen, termoplastik polimerler soğukken katıdır; ancak bükülebilir ve belirli bir sıcaklığın üzerinde kalıplanabilirler.

Termoset plastikler, kürlendiklerinde geri dönüşü olmayan kimyasal bağlar oluştururken, termoplastiklerdeki bağ sıcaklıkla zayıflar. Erimek yerine ayrışan termosetlerin aksine, termoplastikler ısıtıldığında sıvı halinde erir. Termoplastik örnekleri arasında akrilik, naylon, teflon, polipropilen, polikarbonat, ABS ve polietilen var.

İLGİLİ:  Bilgisayar verisi metabolizma molekülüne gizlendi

Polimerin gelişiminin kısa tarihi

Doğal polimerler eski zamanlardan beri kullanılıyor ancak insanlığın kasıtlı olarak polimerleri sentezleme kabiliyeti henüz yeni bir gelişme. İlk insan yapımı plastik nitroselülozdur. 1862'de İngiliz kimyager Alexander Parkes (1812-1890) tarafından başarıldı. Doğal polimer selülozunu nitrik asit ve bir çözücü ile işlemden geçirdi.

Nitroselülozun kafur ile muamele edilmesi film endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir polimer olan ve fildişine kalıplanabilen selüloitin üretilmesini sağladı. Nitroselüloz ise eter ve alkol ile çözündüğünde kollodion haline geldi. Bu polimer, Amerikan İç Savaşı ile başlayarak cerrahi bir pansuman olarak kullanılmıştır.

Kauçuğun vulkanizasyonu, polimer kimyasındaki bir başka büyük başarıdır. Alman kimyager Friedrich Ludersdorf (1801-1886) ve Amerikalı mucit Nathaniel Hayward (1808-1865) doğal kauçuğa kükürt eklenmesinin yapışkan hale gelmesini engellediğini keşfettiler.

Sülfür ekleyerek ve ısı uygulayarak kauçuğun vulkanize edilmesi işlemi, 1843'te İngiliz mühendis Thomas Hancock (1786-1865) (İngiliz patenti) ve daha sonra 1844'te Amerikalı kimyager Charles Goodyear (1800-1860) tarafından açıklandı.

Bilim adamları ve mühendisler polimer yapmayı çözmüş ancak 1922 yılına kadar nasıl oluştuklarına dair açıklama getirememişti. Hermann Staudinger, uzun atom zincirlerini bir arada tutan kovalent bağlar fikrini önerdi. Polimerlerin nasıl çalıştığını açıklamanın yanında, Staudinger ayrıca polimeri tanımlamak için "makromolekül" adının kulllanılmasını da önerdi.

Polimerler doğada bol miktarda varlar. En doğal polimerler, yaşamı tanımlayan deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA) oluyor. Örümcek ipeği, saç ve boynuz proteinli polimerlerdir. Nişasta, tıpkı ahşaptaki selüloz gibi bir polimerdir. Kauçuk ağacı lateksi ve selüloz, polimerik kauçuk ve plastik üretimi için hammadde olarak kullanılıyor. Üretilen ilk sentetik plastik, 1909 yılında telefon muhafazası ve elektrikli bileşenler için tasarlanan Bakalit'tir. Üretilen ilk polimerik elyaf, 1910'da selülozdan yapılan Rayon'dur. Sentetik örümcek ipeği yapmak istenirken 1935'te Naylon icat edildi.

İLGİLİ:  Yeşil floresan proteini: Karanlıkta parlayan hayvanlar

Polimerin yapısı

Polimerden yapılan Silly Putty
Polimerden yapılan Silly Putty

Birçok yaygın polimer sınıfı, hidrokarbonlar, karbon ve hidrojen bileşiklerinden oluşuyor. Bu polimerlerde polimerlerin omurgası sayılan uzun zincirler var ve bunlar birbirine bağlanmış karbon atomlarından oluşuyor. Karbonun doğası gereği, omurgadaki her karbon atomuna bir veya daha fazla başka atom eklenebilir.

Sadece karbon ve hidrojen atomları içeren polimerler de var. Polietilen, polipropilen, polibütilen, polistiren ve polimetilpenten bunlara birer örnek. Polivinil klorür (PVC) tamamen karbondan oluşan bu omurgaya bağlı olan klorin içeriyor. Teflonda ise karbon omurgasına bağlı flor bulunur.

Üretilen diğer yaygın polimerler karbon dışındaki elementleri içeren omurgalara sahiptir. Naylon çorapların tekrar eden omurgasında azot atomları var. Polyesterler ve polikarbonat omurgası oksijen içerir. Karbon omurga yerine silikon veya fosforlu omurgaya sahip bazı polimerler de var. Bunlar inorganik polimerler olarak kabul ediliyor. Silikon bazlı ünlü polimerlerden biri de Silly Putty'dir.

Polimerin özellikleri

Üretilen polimerlerin çoğu termoplastiktir, yani üretildikten sonra tekrar tekrar ısıtılabilir ve şekillendirilebilir. Polimerin bu özelliği kolay işlenmesine izin veriyor ve geri dönüşümünü kolaylaştırıyor. Termosetler ise yeniden eritilemez. Bu polimer bir kez üretildikten sonra yeniden ısıtılırsa materyal bozulur ancak asla erimez.

Her polimer çok farklı özelliklere sahip ancak çoğu polimer aşağıdaki ortak özellikleri taşıyor:

  1. Polimerler kimyasallara karşı yüksek dayanıklılık sunar. Evinizde plastikle paketlenmiş temizlik sıvılarını düşünün. Etiket kısımlarında kimyasalın cilt veya gözlerle teması veya yutulması sonucu yaratacağı tehlikeler yazar. Bu tehlikenin ölçüsü o polimerin kimyasal dayanıklılığını vurguluyor. Bazı plastikler kolayca çözerken, diğerleri daha agresif çözücüler gerektirebiliyor.
  2. Polimerler hem termal hem de elektrik izolatörleri olabilir. Polimerik malzemelerle yapılmış veya kaplanmış tüm aletleri, kabloları, elektrik prizlerini ve kabloları göz önüne getirin. Polimerlerden yapılmış tencere ve tava kulpları, cezve kulpları, buzdolabı ve dondurucuların köpük çekirdeği, yalıtımlı bardaklar, soğutucular ve mikrodalga tencereler ısı direnci için polimerle üretiliyor. Birçok kayakçının giydiği termal iç çamaşırı polipropilenden yapılmıştır ve kış ceketlerindeki elyaf dolgusu akrilik ve polyesterdir.
  3. Polimerler çok hafiftir ve önemli derecede kuvvetlidir. Polimerin bu nedenle oyuncaklar, uzay istasyonlarının iskelet yapısı, külotlu çoraplardaki hassas naylon elyaf ve kurşun geçirmez yeleklerdeki Kevlar gibi birçok uygulama alanı var. Bazı polimerler suda yüzerken diğerleri batar. Ancak, taş, beton, çelik, bakır veya alüminyumun yoğunluğuna kıyasla, tüm plastiklerin hafif olduğu söylenebilir.
  4. Polimerler çeşitli yollarla işlenebilir. Ekstrüzyon ile ince lifler, ağır borular, filmler veya gıda şişeleri üretilir. Enjeksiyon kalıplama ile çok karmaşık parçalar veya büyük araba gövdesi panelleri üretilebilir. Plastikler, tamburlar halinde kalıplanır veya çözücülerle karıştırılırsa yapıştırıcılar ve boyalar üretilir. Elastomerler ve bazı plastikler oldukça esnektir. Alkolsüz içecek şişeleri gibi bazı plastikler şekillerini koruması için işlem sırasında gerilir. Polistiren (Strafor) poliüretan ve polietilen gibi polimerler plastik köpük haline getirilebilir.
  5. Polimerler, görünüşte sınırsız özelliklere ve renk yelpazesine sahip malzemelerdir. Polimerler, kullanımlarını ve uygulamalarını genişletmek için çok çeşitli katkı maddeleri ile daha da iyileştirilebilen birçok doğal özelliğe sahip. Polimerler ile pamuk, ipek ve yün lifleri taklit edilebiliyor. Benzer şekilde porselen, mermer, alüminyum ve çinkoya benzer hale getirilebiliyor. Polimerler ayrıca plastik ve esnek filmler gibi doğada hazır bulunmayan ürünler üretmek için de kullanılıyor.
  6. Polimerler her zaman petrolden yapılmaz. Birçok polimer, doğal gaz, kömür veya ham petrolden yapılır. Ancak yapı taşları itibariyle bazen mısırdan gelen polilaktik asitten veya pamuktan linterinden gelen selülozikler gibi yenilenebilir malzemelerden oluşurlar. Tornavida sapları veya hediye şeridi gibi plastikler ise daima selüloz asetat gibi yenilenebilir malzemelerden üretilmekteler.
  7. Polimerler ile başka malzemelerle üretilemeyen ürünler yapılabiliyor. Polimerler berrak, su geçirmez filmlere dönüştürülebiliyor. PVC ile tıbbi tüpler ve kan torbaları üretiliyor ve böylece kan ve kan ürünlerinin raf ömrü uzatılıyor. PVC sayesinde yanıcı oksijen yanmayan esnek borularda taşınabiliyor. Heparin gibi anti-trombojenik materyaller açık kalp cerrahisi, diyaliz ve kan alımında kullanılan esnek PVC kateterle birleştiriliyor. Birçok tıbbi cihazın etkili şekilde çalışması polimerle mümkün oluyor.
İLGİLİ:  Fraktal | Özelliği, önemi ve doğadaki örnekleri

Burcu Kara tarafından

Genellikle modern tarih, yakın tarih ve popüler bilim üstüne içerikler üretiyor. Özel ilgi alanları arasında Kuzey Afrika ve Güney Amerika'nın sömürge tarihi ve Avrupa'daki eski monarşiler yer alıyor.