एक बहुलक क्या है? परिभाषा, प्रकार और उदाहरण

एक बहुलक एक मैक्रोमोलेक्यूल है, अर्थात एक अणु जो सैकड़ों या हजारों परमाणुओं से बना होता है, जो एक ही छोटे अणु के क्रमिक मिलन से बनता है। शब्द “बहुलक” ग्रीक उपसर्ग पोली के संयोजन से आता है , जिसका अर्थ है “बहुत”, प्रत्यय मेर के साथ , जिसका अर्थ है “भाग”। यह शब्द 1833 में स्वीडिश रसायनज्ञ जॉन्स जैकब बर्जेलियस द्वारा गढ़ा गया था।

पॉलिमर का विकास

अति प्राचीन काल से प्राकृतिक पॉलिमर का उपयोग किया जाता रहा है, लेकिन पॉलिमर को संश्लेषित करने की क्षमता एक हालिया विकास है। एक बहुलक से विकसित पहली सामग्री नाइट्रोसेल्युलोज थी । प्रक्रिया 1862 में ब्रिटिश रसायनज्ञ अलेक्जेंडर पार्क्स द्वारा विकसित की गई थी: उन्होंने प्राकृतिक सेलूलोज़ को नाइट्रिक एसिड और एक विलायक के साथ जोड़ा, और कपूर के साथ बाद के उपचार के साथ फिल्म उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बहुलक का उत्पादन किया। ईथर और अल्कोहल में नाइट्रोसेल्यूलोज का विघटन कोलोडियन पैदा करता है ; इस बहुलक का उपयोग सर्जिकल ड्रेसिंग के रूप में किया गया था।

पॉलिमर के विकास में रबर का वल्केनाइजेशन एक और मील का पत्थर था। जर्मन रसायनज्ञ फ्रेडरिक लुडर्सडॉर्फ और अमेरिकी आविष्कारक नथानिएल हेवर्ड ने पाया कि प्राकृतिक रबर में सल्फर मिलाने से इसके गुणों में काफी सुधार हुआ है। 1843 में ब्रिटिश इंजीनियर थॉमस हैनकॉक और 1844 में अमेरिकी रसायनज्ञ चार्ल्स गुडइयर द्वारा सल्फर जोड़कर और गर्मी को लागू करके वल्केनाइजिंग रबर की प्रक्रिया का वर्णन किया गया था।

1926 में हरमन स्टुडिंगर ने इन सामग्रियों की रासायनिक संरचना की व्याख्या की और पॉलीस्टाइनिन और पॉलीऑक्सिमिथिलीन की संरचना का प्रस्ताव दिया , जो आज भी मान्य है। उनके मॉडल ने स्थापित किया कि एक छोटे अणु के सहसंयोजक बंधनों के माध्यम से दोहराए जाने वाले संघ द्वारा गठित परमाणुओं की लंबी श्रृंखला उत्पन्न हुई थी। हरमन स्टुडिंगर को उनके काम के लिए 1953 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

पॉलिमर कैसे बनते हैं?

एक बहुलक का निर्माण, अर्थात्, पोलीमराइज़ेशन, एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जिसमें एक छोटे अणु में दो बंधन उत्पन्न होते हैं, आमतौर पर सहसंयोजक बंधन, जिसमें एक ही अणु की अन्य इकाइयाँ जुड़ती हैं। इस प्रक्रिया को बड़ी संख्या में बार-बार दोहराया जाता है जिससे परमाणुओं की एक लंबी श्रृंखला बन जाती है। बहुलक को बनाने वाले अणु को मोनोमर कहा जाता है ।

आइए एक उदाहरण देखें: पॉलीथीन, एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्लास्टिक जो सबसे सरल बहुलक है।

पॉलीइथाइलीन का मोनोमर एथिलीन है, एक साधारण कार्बनिक अणु जिसमें दो कार्बन परमाणु एक दोहरे बंधन से जुड़े होते हैं, साथ ही प्रत्येक कार्बन परमाणु से जुड़े दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं, जैसा कि ऊपर की आकृति में दिखाया गया है। कार्बन बांड सहसंयोजक हैं। यदि दोहरा बंधन टूट जाता है, तो प्रत्येक कार्बन परमाणु में संरचनात्मक इकाई बनाने वाले अन्य परमाणुओं को जोड़ने के लिए एक सहसंयोजक बंधन उपलब्ध होता है, जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है।

इस संरचनात्मक इकाई के बार-बार मिलन से बिना शाखा के एक लंबा रैखिक अणु उत्पन्न होता है: पॉलीथीन (निम्न चित्र देखें)।

एक अन्य उदाहरण पॉलीस्टाइनिन प्राप्त कर रहा है, एक बहुलक जिसमें कई अनुप्रयोग हैं। पॉलीस्टाइनिन का मोनोमर स्टाइरीन है, एक अणु जिसमें एक बेंजीन रिंग होती है जो दो कार्बन परमाणुओं से दोहरे बंधन से जुड़ी होती है। जैसा कि पॉलीथीन के मामले में होता है, दोहरे बंधन के टूटने से संरचनात्मक इकाई उत्पन्न होती है, जो बार-बार जुड़ने पर, एक लंबी श्रृंखला का निर्माण करती है जो पॉलीस्टाइनिन बनाती है (निम्न चित्र देखें)।

पॉलिमर

प्रकृति में जीवित प्राणियों द्वारा उत्पन्न कई पदार्थ और अणु बहुलक हैं। प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, डीएनए, पॉलीसेकेराइड जैसे सेल्युलोज, प्राकृतिक पॉलिमर के उदाहरण हैं। जैसा कि हम पहले ही देख चुके हैं, अन्य पॉलिमर जैसे नाइट्रोसेल्युलोज और वल्केनाइज्ड रबर प्राकृतिक पॉलिमर से प्राप्त कृत्रिम पॉलिमर हैं। और कृत्रिम पॉलिमर प्रयोगशालाओं में और औद्योगिक रूप से रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किए जाते हैं; पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी), पॉलीइथाइलीन, पॉलीस्टाइरीन, नियोप्रिन और नायलॉन विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले मानव निर्मित पॉलिमर के विशाल स्पेक्ट्रम के कुछ उदाहरण हैं ।

मानव निर्मित पॉलिमर को दो श्रेणियों में बांटा गया है: थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर और थर्मोसेटिंग पॉलिमर । पॉलिमर एक रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से या ठोस पदार्थों के मिश्रण से या एक समाधान से प्राप्त किया जा सकता है जिसमें पोलीमराइज़ेशन गर्मी से प्रेरित होता है या गामा विकिरण को लागू करके, एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया में होता है।

• एक बार प्रतिक्रिया पूरी हो जाने के बाद, थर्मोसेटिंग पॉलिमर कठोर हो जाते हैं और एक निश्चित तापमान से ऊपर गर्म होने पर बिना नरम हुए ख़राब या विघटित हो जाते हैं। एपॉक्सी रेजिन, पॉलिएस्टर, ऐक्रेलिक रेजिन और पॉलीयुरेथेन थर्मोसेटिंग पॉलिमर हैं, जैसे बेकेलाइट, केवलर और वल्केनाइज्ड रबर।
• थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर, थर्मोसेट के विपरीत, लचीले होते हैं और एक निश्चित तापमान से ऊपर नरम और पिघल जाते हैं, जिससे उन्हें ढाला जा सकता है। थर्माप्लास्टिक पॉलिमर के कुछ उदाहरण नायलॉन, टेफ्लॉन, पॉलीथीन और पॉलीप्रोपाइलीन हैं।

कृत्रिम पॉलिमर के अनुप्रयोगों में से एक फाइबर का निर्माण है जिससे कपड़े बनाये जाते हैं। इन पॉलिमर में विनिर्माण प्रक्रियाओं में और उनके अंतिम उपयोग में उनके संचालन की अनुमति देने के लिए उच्च लोच और उनके आयामों को बनाए रखने के लिए कम विस्तारशीलता होनी चाहिए। पॉलिमर का एक अन्य अनुप्रयोग चिपकने में है; इस मामले में, उत्पाद को लागू करते समय पोलीमराइजेशन की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए हवा में जल वाष्प के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से या उन हिस्सों पर जहां गोंद लगाया जाता है, जैसा कि घरेलू, औद्योगिक और घाव बंद करने वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले साइनाक्रायलेट्स के मामले में होता है। . इलास्टोमर्स पॉलिमर का एक और व्यापक अनुप्रयोग है; ये ऐसी सामग्रियां हैं जो बल लगाने पर विकृत हो जाती हैं।

कोटिंग्स, पेंट्स, पुर्जे और घटक जो तंत्र और संरचनाएं बनाते हैं, विभिन्न निर्माण सामग्री, इलेक्ट्रिकल और थर्मल इंसुलेटर, बहुलक अनुप्रयोगों की विशाल विविधता में से कुछ हैं।

सूत्रों का कहना है

जेआर वुन्श। पॉलीस्टीरिन-संश्लेषण, उत्पादन और अनुप्रयोग । iSmithers रैपरा प्रकाशन, 2020।

डोनाल्ड वी. रोसाटो, मार्लीन जी. रोसाटो, निक आर. शॉट प्लास्टिक टेक्नोलॉजी हैंडबुक। विनिर्माण, कंपोजिट, टूलींग, सहायक । मोमेंटम प्रेस, 2012।

पॉलिमर: विवरण, उदाहरण और प्रकार । एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका , 2020।

विलियम बी. जेन्सेन द ओरिजिन ऑफ़ द पॉलीमर कॉन्सेप्ट । जर्नल ऑफ केमिकल एजुकेशन 85 (5): 624, 2008।