چرا به سلولز پلیمر می گویند؟

سلولز که اغلب به عنوان فراوان ترین ترکیب آلی روی زمین از آن یاد می شود، یک مولکول جذاب و پیچیده است که تأثیر عمیقی بر جنبه های مختلف زندگی، از ساختار گیاهان گرفته تا تولید کاغذ و منسوجات دارد.

برای درک چراییسلولزبه عنوان یک پلیمر طبقه بندی می شود، ضروری است که در ترکیب مولکولی، خواص ساختاری و رفتاری که در هر دو سطح ماکروسکوپی و میکروسکوپی از خود نشان می دهد، بررسی شود. با بررسی همه جانبه این جنبه ها، می توانیم ماهیت پلیمری سلولز را روشن کنیم.

مبانی شیمی پلیمر:
علم پلیمر شاخه‌ای از شیمی است که به مطالعه ماکرومولکول‌ها می‌پردازد، که مولکول‌های بزرگی هستند که از واحدهای ساختاری تکرار شونده به نام مونومر تشکیل شده‌اند. فرآیند پلیمریزاسیون شامل پیوند این مونومرها از طریق پیوندهای کووالانسی، تشکیل زنجیره‌ها یا شبکه‌های بلند است.

ساختار مولکولی سلولز:
سلولز عمدتاً از اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است که در یک ساختار زنجیره ای خطی قرار گرفته اند. بلوک اصلی ساختمان آن، مولکول گلوکز، به عنوان واحد مونومر برای پلیمریزاسیون سلولز عمل می کند. هر واحد گلوکز در زنجیره سلولزی از طریق پیوندهای گلیکوزیدی β(1→4) به واحد بعدی متصل می شود، جایی که گروه های هیدروکسیل (-OH) روی کربن-1 و کربن-4 واحدهای گلوکز مجاور، تحت واکنش های تراکم قرار می گیرند تا پیوند را ایجاد کنند.

ماهیت پلیمری سلولز:

واحدهای تکرار شونده: پیوندهای گلیکوزیدی β(1→4) در سلولز منجر به تکرار واحدهای گلوکز در طول زنجیره پلیمری می شود. این تکرار واحدهای ساختاری یک ویژگی اساسی پلیمرها است.
وزن مولکولی بالا: مولکول‌های سلولز از هزاران تا میلیون‌ها واحد گلوکز تشکیل شده‌اند که منجر به وزن‌های مولکولی بالا معمولی مواد پلیمری می‌شود.
ساختار زنجیره بلند: آرایش خطی واحدهای گلوکز در زنجیره‌های سلولزی، زنجیره‌های مولکولی گسترده‌ای را تشکیل می‌دهد که شبیه ساختارهای زنجیره مانند مشخصه در پلیمرها است.
برهمکنش‌های بین مولکولی: مولکول‌های سلولز پیوند هیدروژنی بین مولکولی را بین زنجیره‌های مجاور نشان می‌دهند و تشکیل میکروفیبریل‌ها و ساختارهای ماکروسکوپی مانند الیاف سلولزی را تسهیل می‌کنند.
خواص مکانیکی: استحکام مکانیکی و سفتی سلولز که برای یکپارچگی ساختاری دیواره سلولی گیاه ضروری است، به ماهیت پلیمری آن نسبت داده می شود. این خواص یادآور مواد پلیمری دیگر است.
زیست تخریب پذیری: سلولز علیرغم استحکام آن، زیست تخریب پذیر است، تحت تجزیه آنزیمی توسط سلولازها قرار می گیرد، که پیوندهای گلیکوزیدی بین واحدهای گلوکز را هیدرولیز می کند و در نهایت پلیمر را به مونومرهای تشکیل دهنده آن تجزیه می کند.

کاربردها و اهمیت:
ماهیت پلیمریسلولززیربنای کاربردهای متنوع آن در صنایع مختلف از جمله کاغذ و خمیر کاغذ، نساجی، داروسازی و انرژی های تجدیدپذیر است. مواد مبتنی بر سلولز به دلیل فراوانی، زیست تخریب پذیری، تجدید پذیری و تطبیق پذیری ارزشمند هستند، که آنها را در جامعه مدرن ضروری می کند.

سلولز به دلیل ساختار مولکولی خود، که شامل واحدهای گلوکز تکراری است که توسط پیوندهای گلیکوزیدی β(1 → 4) به هم متصل شده‌اند، به عنوان یک پلیمر واجد شرایط می‌شود، که منجر به زنجیره‌های بلند با وزن مولکولی بالا می‌شود. ماهیت پلیمری آن در ویژگی‌های مختلف، از جمله تشکیل زنجیره‌های مولکولی گسترده، برهم‌کنش‌های بین مولکولی، خواص مکانیکی و زیست تخریب‌پذیری آشکار می‌شود. درک سلولز به عنوان یک پلیمر برای بهره‌برداری از کاربردهای بی‌شمار آن و استفاده از پتانسیل آن در فناوری‌ها و مواد پایدار حیاتی است.