పాలిమర్ కెమిస్ట్రీ

From LTRC
Revision as of 10:31, 14 October 2026 by Abhinaya (talk | contribs) (ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Polymer chemistry” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం)
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)
నైలాన్ 6,6 యొక్క వెన్నెముక భాగం.

పాలిమర్ కెమిస్ట్రీ (Polymer chemistry) అనేది రసాయన శాస్త్రం (chemistry) లోని ఒక ఉపవిభాగం. ఇది పాలిమర్లు మరియు మాక్రోమాలిక్యూల్ల నిర్మాణాలు, రసాయన సంశ్లేషణ (chemical synthesis), మరియు వాటి రసాయన మరియు భౌతిక ధర్మాలపై దృష్టి సారిస్తుంది. పాలిమర్ కెమిస్ట్రీలో ఉపయోగించే సూత్రాలు మరియు పద్ధతులు సేంద్రియ రసాయన శాస్త్రం (organic chemistry), విశ్లేషణాత్మక రసాయన శాస్త్రం (analytical chemistry), మరియు భౌతిక రసాయన శాస్త్రం (physical chemistry) వంటి ఇతర రసాయన శాస్త్ర ఉపవిభాగాలలో కూడా విస్తృతంగా వర్తిస్తాయి. పూర్తిగా అకర్బన లోహాలు మరియు సిరామిక్ల నుండి DNA మరియు ఇతర జీవ అణువుల వరకు అనేక పదార్థాలు పాలిమరిక్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. అయితే, పాలిమర్ కెమిస్ట్రీ సాధారణంగా కృత్రిమ మరియు సేంద్రియ కూర్పులకు సంబంధించినది. సంశ్లేషణ పాలిమర్లు వాణిజ్య పదార్థాలలో మరియు రోజువారీ ఉపయోగించే ఉత్పత్తులలో, ఉదాహరణకు ప్లాస్టిక్లు మరియు రబ్బరులలో సర్వసాధారణం, మరియు ఇవి మిశ్రమ పదార్థాలలో ప్రధాన భాగాలు. పాలిమర్ కెమిస్ట్రీని పాలిమర్ సైన్స్ లేదా నానోటెక్నాలజీ వంటి విస్తృత రంగాలలో కూడా చేర్చవచ్చు, ఇవి రెండూ పాలిమర్ ఫిజిక్స్ మరియు పాలిమర్ ఇంజనీరింగ్లను కలిగి ఉన్నాయని చెప్పవచ్చు.[1][2][3][4]

చరిత్ర

1777లో హెన్రీ బ్రాకోనాట్ చేసిన కృషి మరియు 1846లో క్రిస్టియన్ షోన్‌బీన్ చేసిన కృషి నైట్రోసెల్యులోజ్ ఆవిష్కరణకు దారితీశాయి, దీనిని కర్పూరంతో కలిపినప్పుడు సెల్యులాయిడ్ తయారవుతుంది. ఈథర్ లేదా ఎసిటోన్లో కరిగించినప్పుడు, ఇది కొలోడియన్గా మారుతుంది, దీనిని అమెరికన్ అంతర్యుద్ధం కాలం నుండి గాయం కట్టుకట్టడానికి ఉపయోగిస్తున్నారు. సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్ను మొదటిసారిగా 1865లో తయారు చేశారు. 1834-1844 సంవత్సరాలలో రబ్బరు (పాలీఐసోప్రేన్) ధర్మాలను సల్ఫర్తో వేడి చేయడం ద్వారా బాగా మెరుగుపరచవచ్చని కనుగొన్నారు, తద్వారా వల్కనైజేషన్ ప్రక్రియకు పునాది పడింది.

1884లో హిలేర్ డి చార్డోనెట్ మొదటి కృత్రిమ నార కర్మాగారాన్ని ప్రారంభించారు, ఇది పునరుత్పత్తి చేయబడిన సెల్యులోజ్ లేదా విస్కోస్ రేయాన్ ఆధారంగా పట్టుకు ప్రత్యామ్నాయంగా పనిచేస్తుంది, కానీ ఇది చాలా త్వరగా మండుతుంది.[5] 1907లో లియో బేక్‌ల్యాండ్ జీవుల ఉత్పత్తులతో సంబంధం లేకుండా తయారు చేయబడిన మొదటి పాలిమర్‌ను కనుగొన్నారు, ఇది బేకలైట్ అని పిలువబడే థర్మోసెట్టింగ్ ఫినాల్-ఫార్మాల్డిహైడ్ రెసిన్. అదే సమయంలో, హెర్మన్ ల్యూచ్స్ అమినో యాసిడ్ N-కార్బాక్సీఅన్‌హైడ్రైడ్ల సంశ్లేషణను మరియు న్యూక్లియోఫైల్స్‌తో చర్య జరిపినప్పుడు వాటి అధిక పరమాణు భారం కలిగిన ఉత్పత్తులను నివేదించారు, కానీ వీటిని పాలిమర్లుగా పేర్కొనలేదు. బహుశా ఆయన ప్రత్యక్ష పర్యవేక్షకుడైన ఎమిల్ ఫిషర్ 6,000 డాల్టన్ల కంటే ఎక్కువ బరువున్న ఏ కోవాలెంట్ అణువు ఉనికిని అంగీకరించకపోవడమే దీనికి కారణం కావచ్చు. సెల్లోఫేన్ను 1908లో జాక్వెస్ బ్రాండెన్‌బెర్గర్ కనుగొన్నారు, ఆయన విస్కోస్ రేయాన్ షీట్లను ఆమ్లంతో శుద్ధి చేశారు.[6][7]

కొన్ని విద్యుత్ వాహక పాలిమర్లు నిర్మాణాలు: పాలీఎసిటిలీన్; పాలీఫెనిలీన్ వినైలీన్; పాలీపైరోల్ (X = NH) మరియు పాలీథియోఫీన్ (X = S); మరియు పాలీఅనిలిన్ (X = NH/N) మరియు పాలీఫెనిలీన్ సల్ఫైడ్ (X = S).
పాలీడైమిథైల్ సిలోక్సేన్ నిర్మాణం, ఇది అకర్బన వెన్నెముక కలిగిన పాలిమర్‌ను చూపుతుంది.

రసాయన శాస్త్రవేత్త హెర్మన్ స్టాడింగర్ మొదట పాలిమర్లు కోవలెంట్ బాండ్ల ద్వారా కలిసి ఉన్న పరమాణువుల పొడవైన గొలుసులతో తయారవుతాయని ప్రతిపాదించారు, వీటిని ఆయన మాక్రోమాలిక్యూల్లు అని పిలిచారు. ఆయన కృషి పాలిమర్ల గురించి రసాయన అవగాహనను విస్తరించింది మరియు దీనిని అనుసరించి పాలిమర్ కెమిస్ట్రీ రంగం విస్తరించింది, ఈ సమయంలో నియోప్రేన్, నైలాన్ మరియు పాలిస్టర్ వంటి పాలిమరిక్ పదార్థాలు కనుగొనబడ్డాయి. స్టాడింగర్‌కు ముందు, పాలిమర్లు తెలియని బలం ద్వారా కలిసి ఉన్న చిన్న అణువుల (కొల్లాయిడ్లు) సమూహాలని, వాటికి ఖచ్చితమైన అణు భారం లేదని భావించేవారు. స్టాడింగర్ 1953లో రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నారు. వాలెస్ కరోథర్స్ 1931లో నియోప్రేన్ అనే మొదటి కృత్రిమ రబ్బరును, మొదటి పాలిస్టర్ను కనుగొన్నారు, మరియు 1935లో నిజమైన పట్టుకు ప్రత్యామ్నాయమైన నైలాన్ను కనుగొన్నారు. పాల్ ఫ్లోరీ 1950లలో ద్రావణంలో పాలిమర్ రాండమ్ కాయిల్ కాన్ఫిగరేషన్‌లపై చేసిన కృషికి 1974లో రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నారు. స్టెఫానీ క్వోలెక్ అరామిడ్ లేదా ఆరోమాటిక్ నైలాన్ అయిన కెవ్లర్ను అభివృద్ధి చేశారు, దీనికి 1966లో పేటెంట్ లభించింది. కార్ల్ జిగ్లర్ మరియు గియులియో నాటా ఆల్కీన్ల పాలిమరైజేషన్ కోసం ఉత్ప్రేరకాలను కనుగొన్నందుకు నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నారు. అలాన్ జె. హీగర్, అలాన్ మాక్‌డయామిడ్, మరియు హిడెకి షిరకావా 2000లో పాలీఎసిటిలీన్ మరియు సంబంధిత వాహక పాలిమర్ల అభివృద్ధికి రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నారు.[8] పాలీఎసిటిలీన్ స్వయంగా ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను కనుగొనలేదు, కానీ ఆర్గానిక్ లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్లు (OLEDలు) వాహక పాలిమర్ల యొక్క ఒక అనువర్తనంగా ఉద్భవించాయి.[9]

పాలిమర్ కెమిస్ట్రీలో బోధన మరియు పరిశోధన కార్యక్రమాలు 1940లలో ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి. 1940లో జర్మనీలోని ఫ్రీబర్గ్‌లో స్టాడింగర్ దర్శకత్వంలో ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ మాక్రోమాలిక్యులర్ కెమిస్ట్రీ స్థాపించబడింది. అమెరికాలో, 1941లో హెర్మన్ మార్క్ ద్వారా పాలిటెక్నిక్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ బ్రూక్లిన్ (ప్రస్తుతం పాలిటెక్నిక్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ NYU) వద్ద పాలిమర్ రీసెర్చ్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (PRI) స్థాపించబడింది.

పాలిమర్లు మరియు వాటి ధర్మాలు

పాలిమర్ ద్రావణాల స్నిగ్ధత (viscosity) ఒక విలువైన పరామితి. ఇటువంటి కొలతలలో ఇటువంటి విస్కోమీటర్లను ఉపయోగిస్తారు.

పాలిమర్లు మోనోమర్ల పాలిమరైజేషన్ ద్వారా ఏర్పడిన అధిక అణు భారం కలిగిన సమ్మేళనాలు. ఇవి పాలిమరైజేషన్ ప్రక్రియ ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడతాయి మరియు మోనోమర్ల సంకలితం ద్వారా మార్పు చేయబడవచ్చు. మోనోమర్ల సంకలితం పాలిమర్ల యాంత్రిక ధర్మం, ప్రాసెసిబిలిటీ, మన్నిక మొదలైన వాటిని మారుస్తుంది. ఒక పాలిమర్ యొక్క పునరావృత నిర్మాణ యూనిట్లు దేని నుండి ఉద్భవించాయో ఆ సరళమైన రియాక్టివ్ అణువును మోనోమర్ అంటారు. ఒక పాలిమర్ను అనేక విధాలుగా వివరించవచ్చు: దాని పాలిమరైజేషన్ డిగ్రీ, మోలార్ మాస్ డిస్ట్రిబ్యూషన్, టాక్టిసిటీ, కోపాలిమర్ పంపిణీ, బ్రాంచింగ్ డిగ్రీ, దాని ఎండ్-గ్రూప్లు, క్రాస్‌లింక్‌లు, స్ఫటికత మరియు దాని గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ టెంపరేచర్ మరియు ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత వంటి ఉష్ణ ధర్మాలు. ద్రావణంలో ఉన్న పాలిమర్లు ద్రావణీయత, స్నిగ్ధత, మరియు జెల్ ఏర్పడటం వంటి ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. పాలిమర్ కెమిస్ట్రీ యొక్క పరిమాణాత్మక అంశాలకు ఉదాహరణగా, నంబర్-యావరేజ్ మరియు వెయిట్-యావరేజ్ మాలిక్యులర్ వెయిట్లకు ప్రత్యేక శ్రద్ధ ఇవ్వబడుతుంది Mn మరియు Mw, వరుసగా.

Mn=∑MiNi∑Ni,Mw=∑Mi2Ni∑MiNi,

పాలిమర్ల నిర్మాణం మరియు ధర్మాలను షూట్జెన్స్-ఫ్లీర్ థియరీ, ఫ్లోరీ-హగ్గిన్స్ సొల్యూషన్ థియరీ, కోసీ-ఆర్ల్మాన్ మెకానిజం, పాలిమర్ ఫీల్డ్ థియరీ, హాఫ్మన్ న్యూక్లియేషన్ థియరీ, ఫ్లోరీ-స్టాక్‌మేయర్ థియరీ, మరియు అనేక ఇతర సిద్ధాంతాలతో సహా అనేక సిద్ధాంతాల ద్వారా హేతుబద్ధం చేయబడ్డాయి.

పాలీప్రొపైలిన్ యొక్క విభాగాలు, ఐసోటాక్టిక్ (పైన) మరియు సిండియోటాక్టిక్ (కింద) పాలిమర్ల యొక్క స్వల్పంగా భిన్నమైన నిర్మాణాలను చూపుతున్నాయి.

పాలిమర్ థర్మోడైనమిక్స్ అధ్యయనం పాలీస్టైరిన్ (స్టైరోఫోమ్) మరియు పాలీకార్బోనేట్ వంటి వివిధ పాలిమర్-ఆధారిత పదార్థాల భౌతిక ధర్మాలను మెరుగుపరచడంలో సహాయపడుతుంది. సాధారణ మెరుగుదలలలో టఫ్నింగ్, ఇంపాక్ట్ రెసిస్టెన్స్ మెరుగుపరచడం, జీవఅధోకరణం మెరుగుపరచడం, మరియు పదార్థం యొక్క ద్రావణీయతను మార్చడం ఉన్నాయి.[10]

స్నిగ్ధత (Viscosity)

పాలిమర్లు పొడవుగా మారినప్పుడు మరియు వాటి అణు భారం పెరిగినప్పుడు, వాటి స్నిగ్ధత పెరిగే అవకాశం ఉంది. అందువల్ల, పాలిమర్ల కొలిచిన స్నిగ్ధత పాలిమర్ యొక్క సగటు పొడవు, చర్యల పురోగతి మరియు పాలిమర్ ఏ మార్గాల్లో శాఖలుగా విడిపోతుందనే దాని గురించి విలువైన సమాచారాన్ని అందిస్తుంది.[11]

మిశ్రమ పదార్థాలు (Composites) వ్యక్తిగత భాగాల మొత్తం కంటే భిన్నమైన ధర్మాలను కలిగి ఉన్న మొత్తం నిర్మాణాన్ని రూపొందించడానికి పాలిమరిక్ పదార్థాలను కలపడం ద్వారా ఏర్పడతాయి.

వర్గీకరణ

పాలిమర్లను అనేక విధాలుగా వర్గీకరించవచ్చు. ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, పాలిమర్లు చాలా ఘన పదార్థాలను కలిగి ఉంటాయి: ఖనిజాలు (అంటే భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో ఎక్కువ భాగం) ఎక్కువగా పాలిమర్లు, లోహాలు 3-డి పాలిమర్లు, జీవులు, సజీవ మరియు మరణించినవి, ఎక్కువగా పాలిమర్లు మరియు నీటితో కూడి ఉంటాయి. తరచుగా పాలిమర్లను వాటి మూలం ప్రకారం వర్గీకరిస్తారు:

గొలుసుల లోపల మరియు మధ్య హైడ్రోజన్ బాండ్లను (డాష్డ్) చూపుతున్న సెల్యులోజ్ యొక్క ఒక పోగు.

బయోపాలిమర్లు జీవులలోని చాలా సేంద్రియ పదార్థాన్ని కలిగి ఉన్న నిర్మాణ మరియు క్రియాత్మక పదార్థాలు. బయోపాలిమర్లలో ఒక ప్రధాన తరగతి ప్రోటీన్లు, ఇవి అమినో యాసిడ్ల నుండి ఉద్భవించాయి. సెల్యులోజ్, కైటిన్, మరియు స్టార్చ్ వంటి పాలిసాకరైడ్లు చక్కెరల నుండి ఉద్భవించిన బయోపాలిమర్లు. పాలీన్యూక్లియిక్ యాసిడ్లు DNA మరియు RNA జన్యు సమాచారాన్ని మోసే పెండెంట్ న్యూక్లియోటైడ్లతో కూడిన ఫాస్ఫోరైలేటెడ్ చక్కెరల నుండి ఉద్భవించాయి.

కృత్రిమ పాలిమర్లు ప్లాస్టిక్లు, కృత్రిమ నారలు, పెయింట్లు, నిర్మాణ పదార్థాలు, ఫర్నిచర్, యాంత్రిక భాగాలు మరియు అంటుకునే పదార్థాలు (adhesives) లో వ్యక్తమయ్యే నిర్మాణ పదార్థాలు. కృత్రిమ పాలిమర్లను థర్మోప్లాస్టిక్ పాలిమర్లు మరియు థర్మోసెట్ ప్లాస్టిక్లుగా విభజించవచ్చు. థర్మోప్లాస్టిక్ పాలిమర్లలో పాలీఇథిలీన్, టెఫ్లాన్, పాలీస్టైరిన్, పాలీప్రొపైలిన్, పాలిస్టర్, పాలీయురేతేన్, పాలీ(మిథైల్ మెథాక్రిలేట్), పాలీవినైల్ క్లోరైడ్, నైలాన్లు, మరియు రేయాన్ ఉన్నాయి. థర్మోసెట్ ప్లాస్టిక్లలో వల్కనైజ్డ్ రబ్బరు, బేకలైట్, కెవ్లర్, మరియు పాలీఎపాక్సైడ్ ఉన్నాయి. దాదాపు అన్ని కృత్రిమ పాలిమర్లు పెట్రోకెమికల్స్ నుండి ఉద్భవించాయి.

ఇవి కూడా చూడండి

మూలాలు

  1. ↑ “The Macrogalleria: A Cyberwonderland of Polymer Fun”. www.pslc.ws. Retrieved 2018-08-01.
  2. ↑ Young, R. J. (1987) Introduction to Polymers, Chapman & Hall ISBN 0-412-22170-5
  3. ↑ Odian, George G.. Principles of polymerization. (Fourth ed.). Hoboken, N.J.. ISBN 9780471478751. OCLC 54781987.
  4. ↑ Hans-Heinrich Moretto, Manfred Schulze, Gebhard Wagner (2005) "Silicones" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a24_057
  5. ↑ “The Early Years of Artificial Fibres”. The Plastics Historical Society. Retrieved 2011-09-05.
  6. ↑ Kricheldorf, Hans, R. (2006). “Polypeptides and 100 Years of Chemistry of α-Amino Acid N-Carboxyanhydrides”. Angewandte Chemie International Edition. 45 (35): 5752–5784. doi:10.1002/anie.200600693. PMID 16948174.
  7. ↑ “History of Cellophane”. about.com. Archived from the original on June 29, 2012. Retrieved 2011-09-05.
  8. ↑ “The Nobel Prize in Chemistry 2000”. Retrieved 2009-06-02.
  9. ↑ Friend, R. H.; Gymer, R. W.; Holmes, A. B.; Burroughes, J. H.; Marks, R. N.; Taliani, C.; Bradley, D. D. C.; Santos, D. A. Dos; Brdas, J. L.; Lgdlund, M.; Salaneck, W. R. (1999). “Electroluminescence in conjugated polymers”. Nature. 397 (6715): 121–128. Bibcode 1999Natur.397..121F. doi:10.1038/16393. S2CID 4328634.
  10. ↑ X Zhang, X Peng, SW Zhang. "7 - Synthetic biodegradable medical polymers: Polymer blends" Science and Principles of Biodegradable and Bioresorbable Medical Polymers, 2017. 217-254.
  11. ↑ “Viscosity of Polymer Solutions”. polymerdatabase.com. Retrieved 2019-03-05.

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Polymer chemistry” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Polymer_chemistry ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=పాలిమర్_కెమిస్ట్రీ&oldid=6207"