पोलीमराइजेशन तंत्र

पोलीमराइजेशन एक रासायनिक प्रक्रिया है जो छोटे अणुओं, जिन्हें मोनोमर कहा जाता है, को एक सहसंयोजक बंधित श्रृंखला या नेटवर्क में जोड़ती है। परिणामी मैक्रोमोलेक्यूल को पॉलीमर कहा जाता है। पोलीमराइजेशन के समझाना महत्वपूर्ण है क्योंकि पोलीमर कई उद्योगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जैसे प्लास्टिक और फार्मास्युटिकल्स।

संयोजन पोलीमराइजेशन

संयोजन पोलीमराइजेशन, जिसे श्रृंखला वृद्धि पोलीमराइजेशन भी कहा जाता है, एक विकासशील श्रृंखला के लिए लगातार मोनोमर इकाइयों के संयोजन में शामिल होता है। इस प्रकार की पोलीमराइजेशन विभिन्न तंत्रों के माध्यम से आगे बढ़ती है जैसे कि रेडिकल, कैटायनिक या एनायनिक पोलीमराइजेशन, जो उपयोग की जाने वाली प्रेरक की प्रकृति पर निर्भर करता है।

रेडिकल पोलीमराइजेशन

रेडिकल पोलीमराइजेशन सबसे सामान्य प्रकार के संयोजन पोलीमराइजेशन में से एक है। यह एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को प्रारंभ करने के लिए स्वतंत्र रेडिकल्स का उपयोग करती है। इस तंत्र में तीन मुख्य चरण शामिल हैं: प्रारंभ, प्रचार, और समाप्ति।

प्रारंभ

प्रारंभिक चरण प्रेरक प्रजातियों से मुक्त रेडिकल्स के गठन से शुरू होता है। उदाहरण के लिए, बेंज़ॉयल पेरोक्साइड दो बेंजॉयल रेडिकल्स बनाने के लिए विघटित हो सकता है:

(C6H5CO)2O2 → 2C6H5CO•

एक बार उत्पन्न होने के बाद, ये मुक्त रेडिकल्स मोनोमर इकाइयों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं ताकि कार्बन रेडिकल्स का निर्माण हो सके। उदाहरण के लिए, यदि स्टायरीन मोनोमर है:

C6H5CO• + CH2=CHC6H5 → C6H5CO-CH2-CH•C6H5

प्रचार

प्रचार चरण में, निर्मित रेडिकल दूसरे मोनोमर के साथ प्रतिक्रिया करता है, श्रृंखला में शामिल होकर अंततः एक नया रेडिकल बनाता है:

C6H5CO-CH2-CH•C6H5 + CH2=CHC6H5 → C6H5CO-CH2-CH(CH2-CH•C6H5)C6H5

समापन

समापन तब होता है जब दो पैरेंट श्रृंखला सिरों का संयोजन हो जाता है, जिसके परिणाम स्वरूप श्रृंखला विकास अपर्याप्त होता है। विभिन्न संयोजन, विघटन और विघटन सहित, हो सकते हैं:

संयोजन: C6H5CO-CH2-CH•C6H5 + C6H5CO-CH2-CH•C6H5 → C6H5CO-CH2-CH(CH2-CHC6H5)-CH2-CHC6H5

यहां एक सरल दृश्य उदाहरण है:

कैटायनिक पोलीमराइजेशन

कैटायनिक पोलीमराइजेशन इलेक्ट्रोफिलिक प्रेरकों का उपयोग करके मोनोमर्स से पोलीमर्स बनाने में शामिल होता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मोनोमर्स में आइसोबुटाइलीन और स्टायरीन शामिल होते हैं। इस प्रकार में भी तीन मुख्य चरण होते हैं: प्रारंभ, प्रचार, और समाप्ति।

प्रारंभ

कैटायनिक पोलीमराइजेशन में, एक मजबूत अम्ल मोनोमर को एक प्रोटान दान करता है, जिससे एक कार्बोकेशन बनता है:

H+ + CH2=CHC6H5 → CH3-CH+CH2-C6H5

प्रचार

कार्बोकेशन अगले मोनोमर्स के द्विबल के साथ जुड़ता है:

CH3-CH+CH2-C6H5 + CH2=CHC6H5 → CH3-CH(CH2-CH+CH2-C6H5)-CH2-C6H5

समापन

समापन मूल सुधार के संयोजन या आंतरिक पुनःसंगठन के माध्यम से हो सकता है:

CH3-CH+CH2-C6H5 + X- → CH3-CHXCH2-C6H5

एनायनिक पोलीमराइजेशन

एनायनिक पोलीमराइजेशन को एक नुकोफाइल के योजकों के रूप में उपयोग करने की विशेषता होती है। यह विशेष रूप से इलेक्ट्रॉन-खींचने वाले मोनोमर्स जैसे स्टायरीन के साथ प्रभावी है। इस विधि में भी तीन चरण होते हैं: प्रारंभ, प्रचार, और समाप्ति।

प्रारंभ

एनायनिक पोलीमराइजेशन में, एक नुकोफाइल जैसे ऑर्गनोलिथियम यौगिक प्रक्रिया को प्रारंभ करता है:

C4H9Li + CH2=CHC6H5 → C4H9-CH2-CH-LiC6H5

प्रचार

एनायन अगले मोनोमर के द्विबल के साथ जुड़ता है, जिससे श्रृंखला का विकास जारी रहता है:

C4H9-CH2-CH-LiC6H5 + CH2=CHC6H5 → C4H9-CH2-CH(CH2-CH-LiC6H5)-CH2-C6H5

समापन

एनायनिक पोलीमराइजेशन को समाप्ति घटनाओं को कम करने के लिए नियंत्रित किया जा सकता है, जिसके परिणाम स्वरूप "जीवित" पोलीमर्स होते हैं जो जारी रहते हैं जब तक एक समाप्ति चरण, जैसे प्रोटॉनशन, नहीं होता है।

C4H9-CH2-CH-LiC6H5 + CH3OH → C4H9-CH2-CH(OH)-CH2-C6H5

संक्षेपण पोलीमराइजेशन

संक्षेपण पोलीमराइजेशन, जिसे चरण-वृद्धि पोलीमराइजेशन भी कहा जाता है, मोनोमर्स के योजकों को जोड़ने के लिए एक प्रतिक्रिया के माध्यम से शामिल होता है जो आमतौर पर एक छोटा अणु जैसे पानी या मेथनोल छोड़ता है। ये प्रतिक्रियाएँ अक्सर द्वि-कार्यात्मक या त्रि-कार्यात्मक मोनोमर्स के साथ शामिल होती हैं।

पॉलिएस्टर निर्माण

संक्षेपण पोलीमराइजेशन का एक पारंपरिक उदाहरण पॉलिएस्टर का उत्पादन है। एक डाइऑल के प्रतिक्रिया के साथ एक डाईएसिड आम तौर पर एक पॉलिएस्टर और पानी बनाता है:

HO-R-OH + HOOC-R'-COOH → H[ORO-OC-R'-COO]nH + (n-1)H2O

पॉलियामाइड निर्माण

पॉलियामाइड जैसे नायलॉन का एक और उदाहरण है। यह एक डायमाइन और एक डाईएसिड के प्रतिक्रिया के माध्यम से बनता है:

H2N-R-NH2 + HOOC-R'-COOH → [NH-R-NHC(O)R'-C(O)]n + (n-1)H2O

इस प्रक्रिया का एक दृश्य अनुक्रम में सारांशण किया जा सकता है:

रिंग-ओपनिंग पोलीमराइजेशन

रिंग-ओपनिंग पोलीमराइजेशन चक्रीय मोनोमर्स के खोलने में शामिल होता है ताकि रैखिक पोलीमर्स बने। इसे श्रृंखला-वृद्धि पोलीमराइजेशन के एक रूप के रूप में माना जा सकता है, विशेष रूप से जब रेडिकल्स या आयनिक प्रजातियों के द्वारा प्रेरित किया जाता है।

रिंग-ओपनिंग पोलीमराइजेशन के उदाहरण

एक सामान्य उदाहरण में इथाइलीन ऑक्साइड का पोलीमराइजेशन शामिल होता है जो पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल का निर्माण करता है:

CH2CH2O (चक्र) → (-CH2CH2O-)n (रैखिक)

तंत्र

यह तंत्र विशिष्ट परिस्थितियों के तहत छल्लों को तोड़ने के द्वारा प्रारंभ किया जाता है, जिससे श्रृंखला का विकास होता है क्योंकि प्रत्येक अंगूठी खुलती है और श्रृंखला के अंत से जुड़ती है।

कोपोलीमर्स

कोपोलीमर्स दो या इससे अधिक विभिन्न मोनोमर प्रजातियों से व्युत्पन्न पोलीमर्स होते हैं। उदाहरणों में स्टायरीन-बुटाडाइन रबड़ शामिल है, जो दोनों यौगिकों की विशेषताओं से लाभान्वित होता है।

कोपोलीमर्स के प्रकार

• यादृच्छिक कोपोलीमर: मोनोमर्स को यादृच्छिक क्रम में व्यवस्थित किया जाता है।
• ब्लॉक कोपोलीमर: प्रत्येक प्रकार की मोनोमर की बड़ी ब्लॉक्स एक साथ जुड़े होते हैं।
• प्रतिनिधि कोपोलीमर्स: मोनोमर्स अनुक्रम में प्रतिनिधित्व करते हैं।
• ग्राफ्ट कोपोलीमर: एक प्रकार की मोनोमर की मुख्य श्रृंखला को दूसरे प्रकार की मुख्य श्रृंखला पर जोड़ा जाता है।

उदाहरण के लिए, एक ब्लॉक कोपोलीमर:

(AAABBB)n

ब्लॉक कोपोलीमर का एक सरल प्रतिनिधित्व:

सारांश

पोलीमराइजेशन जैविक रसायनशास्त्र में एक प्रमुख प्रक्रिया है, जो कई सामग्रियों के उत्पादन के लिए आवश्यक है। विभिन्न तंत्रों को समझना विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अनुरूप पोलीमर डिज़ाइन करने में मदद करता है। विभिन्न प्रकार के पोलीमर, जैसे होमोपोलीमर्स और कोपोलीमर्स, सामग्रियों के गुणों को अनुकूलित करने की अनुमति देते हैं, जिसका उद्योगों में व्यापक प्रभाव होता है।

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