المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

استخدام الدبابير الطفيلية لمكافحة الحشرات
17-4-2020
alienable (adj.)
2023-05-13
رول ، ميشال
24-8-2016
موعد زراعة الفول (الباقلاء)
10-4-2016
الخصائص الطبيعية لمياه البحار والمحيطات- كثافة مياه البحار
14-8-2019
Mikhail Iosiphovich Kadets
8-2-2018


ميكانيكية وحركية تبلور البوليمرات Mechanism and Kinetic of Crystallisation  
  
152   02:30 مساءً   التاريخ: 19-12-2017
المؤلف : د. عمر بن عبدالله الهزازي
الكتاب أو المصدر : كيمياء البوليمرات
الجزء والصفحة : ص 564
القسم : علم الكيمياء / الكيمياء الصناعية / كيمياء البوليمرات /

ميكانيكية وحركية تبلور البوليمرات Mechanism and Kinetic of Crystallisation

ان تكوين التراكيب البلورية في البوليمرات يبدأ عادة بتكوين النوبات (nucleation) التي تنشأ نتيجة لالتقاء بعض أجزاء السلاسل البوليمرية مع بعضها. تكون هذه النويات معرضة لنوعين من العمليات: الأولى: تتضمن نمو هذه النويات لتشمل مقاطع اكبر من السلاسل البوليمرية او السلاسل المجاورة بفعل تأثير القوى بين السلاسل، والعملية الثانية، تتضمن اضمحلال هذه النويات بفعل حركة الجزيئات الموجودة في الحالة غير المتبلورة. ان هذه القوى هي المسيطرة عندما تكون درجة الحرارة اعلى من درجة انصهار البوليمر. عليه، فإن سرعة النمو وتكوين التراكيب البلورية تعتمد على سرعتي هاتين العمليتين المتضادتين.

ان تكوين التراكيب البلورية من منصهر البوليمر تعتمد اعتماداً كلياً على لزوجة المنصهر فعندما تنخفض درجة حرارة المنصهرة تزداد لزوجة منصهر البوليمر زيادة كبير نتيجة لذلك تتباطاً حركة انتقال الجزيئات او السلاسل البوليمرية داخل المنصهر. عليه، فإن سرعة تكوين نويات جديدة للتراكيب البوليمرية تكون بطيئة جداً لذلك فإن الجزيئات او السلاسل البوليمرية تتجمد في مواقعها مكونة بوليمر غير متبلور او ما يدعى بالبوليمر الزجاجي (glass polymer) اسوة بالزجاج الاعتيادي والتي تكون فيها الجزيئات منتشرة بنفس هينتها الموجودة في الحالة السائلة. عليه، فإن التبريد المفاجئ عادة يمنع او يحد من تكون التراكيب البلورية في البوليمر، لأن سرعة التبريد تكون عالية لا تسمح للنويات بالنمو لتكوين تراكيب بلورية اكبر حجماً. أما تبريد المنصهر بشكل تدريجي وببطء فيساعد على تكوين ونمو التراكيب البلورية.

ان المواد البلورية القادرة على التبلور والتي لها درجة انصهار محددة من السلاسل البوليمرية او أجزاء منها درجة محددة من الانتظام او التقارب بسبب القوى بين السلاسل بالنمو وإضافة المزيد من السلاسل او الجزيئات المجاورة إلى الهيكل البلوري وبذلك ينمو الهيكل البلوري إلى اقراص صغيرة ثم إلى صفائح بلورية (lamellae) ويدعى هذا النمط من التبلور بالتبلور المتجانس (homogeneous crystallization).  غير ان هنالك نمط آخر من التبلور ناتج عن وجود دقائق صلبة صغيرة بمثابة شوائب صلبة في منصهر البوليمر وهذه الشوائب الصلبة تقوم بدور النويات وبذلك تكون سرعة نمو وتكوين التراكيب البلورية اكبر بكثير مما في التبلور المتجانس الذي يحتاج إلى فترة زمنية محددة بغية تكوين الويات يدعى هذا النمط من التبلور بالتبلور غير المتجانس، ويختلف هذان النمطان من حيث حركة التبلور وقد درست حركية التبلور بإسهاب من قبل العالم افرامي (avrami) الذي عبر عن حركية التبلور من خلال معادلته المشهورة التي تعبر عن سرعة زيادة الجزء المتبلور في البوليمر.

يمكن دراسة حركية تبلور البوليمرات بطريقتين تعتمد الاولى على دراسة تغير خواص البوليمر الفيزيائية مع نسبة التبلور المتكونة في البوليمر. مثلاً دراسة تغير الحجم النوعي (specific volume) كدالة لزمن التبلور عند ثبوت درجة الحرارة وتعتمد الطريقة الثانية على دراسة سرعة تكون ونمو الاقراص البلورية الصغيرة (spherulite) بواسطة المجاهر (لاحظ الشكل 1)

ان تكون التركيب البلورية في البوليمر هو ليس تغيراً آنياً (instantaneous) فيلاحظ من الخط البياني لتغير الحجم النوعي مع زمن التبلور عند درجات حرارية تقع دون درجة انصهاره (شكل 2).

ان نسبة البلورة تتغير مع زمن التبلور ولا تكتمل عملية التبلور إلا بعد فترة طويلة نسبياً. عليه، يعبر عادة عن سرعة التبلور في البوليمرات عند درجة حرارة معينة بدلالة مقلوب الزمن اللازم للحصول على نفس التغير في الحجم النوعي الكلي. فعلى هذا الاساس يلاحظ من الشكل السابق ان سرعة التبلور تزداد بانخفاض درجة حرارة المنصهر إلى ان تبلغ نهايتها العظمى تبدأ بعدئذ بالانخفاض وذلك بسبب تقيد حركة السلاسل البوليمرية او عندما تصبح عملية التبلور معتمدة على انتشار اجزاء السلاسل البوليمرية . ليس نتيجة لانتقالها.

يمكن التعبير عن سرعة التبلور بدلالة قياس التغير في الحجم النوعي للبوليمر باستخدام جهاز مقياس الحجم (dilatometer). يمكن التعبير عن معادلة افرامي (avrami) بدلالة الحجم النوعي كما يلي:

حيث أن:

θ : هي درجة التبلور.

K: ثابت سرعة التبلور.

T : زمن التبلور.

n : معامل اسي (exponent) يعتمد على طبيعة تكوين النويات (nucleation). وبالتعويض عن الحجم النوعي في هذه المعادلة تصبح:

V,V˳ : تمثل الحجوم النوعية عند الزمن الموضح عندها.

Wc : الكسر الوزني (weight Fraction) للجزء المتبلور من البوليمر.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .