پلی الکترولیت ها

کلمات کلیدی:
الکترولیت، یون، مارپیچ تصادفی

الکترولیت ها ترکیباتی هستند که دوست دارند از هم جدا شوند. کافی است آنها را در آب بریزید تا سریعاً به صورت یون های مثبت و منفی شکسته شوند. مثلاً نمک طعام، NaCl، یک الکترولیت است و اگر آن را در آب بریزید به یون های سدیم مثبت و کلر منفی تجزیه می شود.

پلی الکترولیت ها، پلیمرهایی هستند که کاری مشابه انجام می دهند، و در آب از هم جدا می شوند. مثلاً با ریختن پلی‌آکریلیک‌اسید در آب، هیدروژنهای اسیدی جدا می شوند و با مولکول های آب، مانند شکل زیر، یون های +H3O تشکیل می دهند:

و البته در نتیجه ی آن، پلیمر با دسته ای از گروه های با بار منفی که به آن آویزان هستند، باقی می ماند. و نتیجه چه می شود؟

همه آن بارهای منفی می‌خواهند یکدیگر را دفع کنند، و همین مسئله موجب بروز رفتار عجیبی از زنجیر پلیمری می‌شود. مولکول‌های عادی و بدون بار پلیمر، وقتی در محلول هستند، معمولاً به صورت خاصی درهم می‌پیچند. این در هم‌تنیدگی را معمولاً مارپیچ تصادفی می‌گویند.

اما هنگامی که زنجیره ی پلیمر، پر از بارهای منفی (که یکدیگر را دفع می کنند) می‌شود، نمی‌تواند به درون خود جمع شود. بنابراین زنجیره، مانند شکل زیر، کشیده می شود:

این پدیده، محلول را ویسکوزتر می‌کند (به یاد داشته باشید که ما در مورد پلی‌الکترولیت‌ها در محلول صحبت می‌کنیم). هنگامی که زنجیره­ی پلی‌الکترولیت کشیده می‌شود، فضای بیشتری را اشغال می‌کند، و در مقاومت در برابر جریان مولکول‌های حلال اطراف خود مؤثرتر عمل می‌کند. بنابراین محلول، غلیظ‌تر می‌شود.

اما راهی وجود دارد که می توان از وقوع چنین پدیده ای جلوگیری نمود. اگر یک محلول پلی الکترولیت را در آب بریزید، و مقدار زیادی نمک به آن اضافه کنید، اتفاق جالبی می افتد. NaCl به یون های +Naو-Cl تجزیه می شود. در مورد پلی الکترولیتی با بار منفی، مانند پلی(آکریلیک اسید)، یون های +Na، بین بارهای منفی پلیمر وارد می شوند، و اثر دافعه ی آنها را خنثی می کنند. وقتی این اتفاق می افتد، زنجیره ی پلیمری، مجدداً به شکل مارپیچ تصادفی در می آید.

یک آزمایش: مقداری ژل مو را بردارید و در یک کاسه بریزید. سپس یک نمکدان بردارید و روی آن شدیداً نمک بپاشید. وقتی این کار را کردید، ژل به یک مایع کاملاً مات معمولی تبدیل می‌شود. چگونگی تغییرات ویسکوزیته، در هنگام جمع شدن زنجیره‌های پلیمر هم به همین صورت است!

این مواد برای چه کاری مناسب‌اند؟

اولین کاربرد آنها به عنوان ژل مو است؛ مورد مصرف دیگر آن، به عنوان پوشک بچه است. پلی(آکریلیک‌اسید) یک ویژگی غیرعادی دارد و می‌تواند چندین برابر وزن خود، آب یا مایعات دیگری را که احتمالاً در اطراف پوشک یافت می‌شوند، جذب کند. هیچ کس دلیل واقعی آن را نمی‌داند.

گاهی اوقات، مونومرهای الکترولیت با مونومرهای غیریونی کوپلیمریزه می‌شوند. حتی مقدار کمی از مونومر الکترولیت (کمتر از %۱۵) هم، می‌تواند خواص یک پلیمر را تا حد زیادی تغییر دهد. ما این کوپلیمرها را یونومر می‌نامیم. می‌خواهید درباره ی آنها بیشتر بدانید؟ پس صفحه ی یونومر را ببینید.