درشت‌مولکول‌ها و بسپارها

یک لیوان آب را در نظر بگیرید و کنارش یک تکه پارچه‌ی پنبه‌ای. مولکولِ آب فقط سه اتم دارد. اما یک مولکولِ پنبه از هزاران اتم ساخته شده که پشتِ سرِ هم مثلِ یک زنجیرِ بلند به هم وصل‌اند. همین زنجیرهای بلند است که الیافِ پنبه را محکم و انعطاف‌پذیر می‌کند. مولکول‌ها چقدر می‌توانند بزرگ باشند؟

مولکول‌های کوچک و مولکول‌های درشت

بیشترِ موادی که تا حالا دیده‌ایم، مولکول‌های کوچک دارند: اکسیژن (O₂) دو اتم، آب سه اتم، آمونیاک چهار اتم و سولفوریک اسید هفت اتم. اما در بسیاری از مواد، هر مولکول از هزاران یا حتی میلیون‌ها اتم ساخته شده است. به این مولکول‌ها درشت‌مولکول می‌گوییم. سلولزِ چوب و پنبه، نشاسته‌ی برنج و نان، پروتئینِ گوشت و هموگلوبینِ خون همه درشت‌مولکول‌اند.

بسپار: زنجیری از حلقه‌های تکراری

دسته‌ی مهمی از درشت‌مولکول‌ها بسپار نام دارند. بسپار مثلِ گردن‌بندی از مهره‌های یکسان است: یک مولکولِ کوچک، که به آن تکپار می‌گوییم، بارها و بارها پشتِ سرِ هم به خودش وصل می‌شود و زنجیرِ بسیار بلندی می‌سازد. «بس» یعنی بسیار، و «پار» یعنی پاره یا تکه؛ بسپار یعنی ساخته‌شده از تکه‌های بسیار.

برای نمونه، نشاسته و سلولز هر دو زنجیرهایی از مولکول‌های گلوکز (یک قندِ ساده) هستند. تفاوت در شیوه‌ی اتصالِ حلقه‌هاست: نشاسته در دستگاهِ گوارشِ ما تجزیه و هضم می‌شود، اما سلولز نه؛ برای همین سلولزِ میوه و سبزی به شکلِ فیبر از بدن می‌گذرد.

بسپارهای طبیعی و مصنوعی

بسپارهای طبیعی را گیاهان و جانوران می‌سازند: سلولزِ پنبه و چوب، نشاسته‌ی گندم و سیب‌زمینی، پروتئینِ پشم، ابریشم و گوشت. انسان هزاران سال است که از این بسپارها پوشاک، کاغذ، طناب و خوراک فراهم می‌کند. ابریشمِ گیلان و فرش‌های پشمیِ ایران نمونه‌های آشنای بسپارهای طبیعی‌اند.

در سده‌ی بیستم جمعیتِ جهان چند برابر شد و بسپارهای طبیعی دیگر به همه نمی‌رسیدند و گران‌تر هم شده بودند. شیمی‌دان‌ها یاد گرفتند از مواد نفتی بسپارهای مصنوعی بسازند. پلاستیک‌ها، نایلون و پلی‌استرِ لباس‌ها، لاستیکِ مصنوعیِ کفش و چسب‌ها همه بسپارِ مصنوعی‌اند. بسپارهای مصنوعی سبک، ارزان و بادوام‌اند و در بسته‌بندی، قطعه‌های خودرو، لوله‌های آب و وسایلِ پزشکی به کار می‌روند.

اما همین دوامِ پلاستیک‌ها یک دردسرِ بزرگ است: در طبیعت صدها سال می‌مانند و به‌آسانی تجزیه نمی‌شوند. در درسِ بعد می‌بینیم چطور می‌شود آن‌ها را دوباره به چرخه‌ی مصرف برگرداند.

در خانه امتحان کنید

1. برچسبِ لباس‌هایتان را بخوانید. کدام از بسپارهای طبیعی (پنبه، پشم، ابریشم) و کدام از بسپارهای مصنوعی (پلی‌استر، نایلون، اکریلیک) ساخته شده‌اند؟
2. یک تکه نان را مدتی در دهان بجوید. چرا کم‌کم کمی شیرین می‌شود؟ (راهنمایی: بزاق زنجیرِ نشاسته را می‌شکند.)

واژه‌های این درس

• درشت‌مولکول - مولکولی که از هزاران اتم یا بیشتر ساخته شده است.
• بسپار - درشت‌مولکولی که از به هم پیوستنِ تعدادِ زیادی مولکولِ کوچکِ تکراری ساخته شده است.
• تکپار - مولکولِ کوچکی که حلقه‌ی تکراریِ یک بسپار است.

ایده‌ی اصلی

بسپارها درشت‌مولکول‌هایی‌اند که از به هم پیوستنِ هزاران مولکولِ کوچکِ تکراری ساخته می‌شوند. سلولز، نشاسته، پشم و ابریشم بسپارهای طبیعی‌اند و پلاستیک‌ها و نایلون بسپارهای مصنوعی که از نفت می‌سازند.