از اتن تا پلاستیک

اگر چند گوجه‌فرنگیِ سبز را کنارِ یک موزِ رسیده در کیسه‌ای دربسته بگذارید، زودتر از همیشه سرخ می‌شوند. موزِ رسیده گازی بی‌رنگ و بی‌بو به نامِ اتن (یا اتیلن) آزاد می‌کند که پیامِ «برس!» را به میوه‌های دیگر می‌رساند. همین گازِ کوچک، ماده‌ی اولیه‌ی پرمصرف‌ترین پلاستیکِ جهان است. چطور گازی سبک به کیسه‌ی محکمِ خرید تبدیل می‌شود؟

اتن: مولکولی کوچک با یک پیوندِ دوگانه

در درسِ «پیوندهای دوگانه و مدلِ گلوله و میله» دیدیم که در مولکولِ اتن، C₂H₄، دو اتمِ کربن با پیوندِ دوگانه به هم وصل‌اند و هر کدام دو هیدروژن دارند. اتن هیدروکربنی کوچک است که در پالایشگاه و پتروشیمی از برش‌های نفتی به دست می‌آید.

زنجیر ساختن از حلقه‌ها

یک زنجیرِ فلزیِ بلند را تصور کنید: از به هم وصل شدنِ هزاران حلقه‌ی کوچک ساخته شده است. اگر هر حلقه بسته باشد، نمی‌شود آن را به حلقه‌ی دیگر وصل کرد؛ باید اول آن را باز کرد.

در مولکولِ اتن هم همین اتفاق می‌افتد. اگر گازِ اتن را در ظرفی بسته، با فشار و گرما و یک کاتالیزگر، قرار دهیم:

1. یکی از دو پیوندِ میانِ کربن‌ها باز می‌شود. حالا هر کربن یک «دستِ آزاد» دارد.
2. هر مولکول با همین دست‌های آزاد به مولکولِ کناری‌اش پیوندِ اشتراکیِ تازه می‌دهد.
3. این کار هزاران بار تکرار می‌شود و زنجیرِ کربنیِ بسیار بلندی ساخته می‌شود.

به این ماده‌ی تازه پلی‌اتن (پلی‌اتیلن) می‌گوییم؛ «پلی» یعنی بسیار. به این واکنش که در آن مولکول‌های کوچک به هم می‌پیوندند و بسپار می‌سازند، واکنشِ بسپارش می‌گویند. این همان اتفاقی است که در درسِ «درشت‌مولکول‌ها و بسپارها» از آن حرف زدیم: اتن تکپار است و پلی‌اتن بسپار.

ماده‌ی اولیه یک‌چیز، فراورده چیزی دیگر

اتن در دمای اتاق گاز است و به‌آسانی می‌سوزد. اما پلی‌اتن جامدی محکم، انعطاف‌پذیر و بی‌بوست که آب را نمی‌گذراند و در برابرِ بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم است. اتم‌ها همان کربن و هیدروژن‌اند؛ فقط اندازه‌ی مولکول تغییر کرده است. کیسه‌های خرید، بطری‌های شیر، لوله‌های آب و اسباب‌بازی‌ها از پلی‌اتن ساخته می‌شوند.

پلاستیک‌های دیگر هم همین‌طور ساخته می‌شوند. اگر به جای اتن، تکپارِ دیگری به کار برود، بسپارِ دیگری با ویژگی‌های دیگر به دست می‌آید: پلی‌پروپن، پلی‌استیرن، پی‌وی‌سی. ایران پتروشیمی‌های بزرگی، مثلاً در عسلویه و ماهشهر، دارد که هر سال میلیون‌ها تُن از این بسپارها تولید می‌کنند.

پلاستیک‌هایی که می‌مانند

همان پیوندهای محکمی که پلی‌اتن را بادوام می‌کنند، باعث می‌شوند در طبیعت تقریباً تجزیه نشود. کیسه‌ای که امروز دور انداخته می‌شود، شاید صدها سال بماند. پلاستیک‌ها در دریاها جمع می‌شوند، لاک‌پشت‌ها کیسه‌ها را با عروس دریایی اشتباه می‌گیرند و تکه‌های ریزِ پلاستیک حتی در آب و نمکِ خوراکی پیدا شده است. ما نمی‌توانیم پلاستیک را کاملاً کنار بگذاریم، اما می‌توانیم کم‌تر مصرف کنیم: کیسه‌ی پارچه‌ای، بطریِ دوباره‌پرشونده، و تفکیکِ پلاستیک برای بازگردانی.

در خانه امتحان کنید

1. یک گوجه‌فرنگیِ نارس را با یک موزِ رسیده در یک کیسه‌ی دربسته بگذارید و یک گوجه‌ی نارسِ دیگر را تنها. پس از دو سه روز مقایسه کنید.
2. یک هفته کیسه‌های پلاستیکی‌ای را که به خانه می‌آیند بشمارید. چند تا را می‌شد نیاورد؟

واژه‌های این درس

• اتن - هیدروکربنی کوچک، C₂H₄، با یک پیوندِ دوگانه میانِ دو کربن.
• واکنشِ بسپارش - واکنشی که در آن مولکول‌های کوچک به هم می‌پیوندند و بسپار می‌سازند.
• پلی‌اتن - بسپاری از زنجیرهای بلندِ کربنی که از اتن ساخته می‌شود.

ایده‌ی اصلی

در واکنشِ بسپارش، پیوندِ دوگانه‌ی مولکول‌های کوچکِ اتن باز می‌شود و هزاران مولکول با پیوندهای اشتراکیِ تازه به هم وصل می‌شوند تا زنجیرِ بلندِ پلی‌اتن ساخته شود. اتم‌ها همان‌اند، اما ماده‌ی تازه ویژگی‌های کاملاً دیگری دارد، و دوامش آن را به دردسری برای طبیعت هم تبدیل کرده است.