Makromoleküler Kimya Nedir? Kullanım Alanlarına Hayatımızdan Örnekler

0
Advertisement

Makromoleküler Kimya nedir? Modern Simya olan Makromoleküler Kimyanın günlük hayattan kullanımına örnekler, kullanım alanları hakkında bilgi.

Makromoleküler Kimya

Moleküller uzun atom zincirlerinden ibaret değilse ve kimyasal bağları anlaşılıp manipüle edilebiliyorsa, işte o zaman dünyanın bütün nimetleri ayaklar altına serilir Makromoleküler kimya modern simyadır. 100’den fazla atom yinelenen yapı taşları halinde bir araya gelip örneğin RNA, plastik ya da protein oluştururken, bileşimlerinin, özelliklerinin ve mekanizmalarının anlaşılması amacıyla kullanılabilen kuralları izlerler. Alman kimyacı Hermann Staudinger’in gerçek polimerlerin (daha küçük birimlerin zincirinden oluşan moleküller) var olduğu düşüncesini ortaya attığı 1917’den önce kimyacılar bunların sadece daha küçük moleküllerin yığışımları olduğuna inanıyorlardı.

Amerikalı bilim insanı Wallace Carothers’in 1920’lerde polimer yaratmak için organik yoğuşum tepkimelerini kullanmasına kadar Staudinger makromoleküler kimyaya inanmayı tek başına sürdürdü.

Makromoleküler kimya, 21. yüzyılda endüstrileri ve yaşamı kökten değiştirdi ve değiştirmeye de devam ediyor Polimer, plastik ve naylon gibi vazgeçilmez hale gelen malzemelerden grafen gibi geliştirilmekte olan malzemelere kadar makromoleküler kimya insanlığın ufkunu önceki bilim insanlarının mümkün olduğunu hiç düşünmediği bir şekilde genişletti.

grafen

Advertisement

GRAFEN

Çelikten kırk kat daha güçlü, elektrik iletkenliği silikondan bin kat iyi. Bu bir süper kahraman değil, grafen. Tek atom kalınlığındaki karbon yapısı oıan aga benzer grafen, aynı zamanda mükemmel bir ısı iletkeni. Bilim insanları aslında grafeni 1940’lardan beri araştırıyor.Ancak Manchester Üniversitesinden iki bilim insanı, Andre Geim ve Konstantin Novoselov, grafeni yaratana ve kararlı olduğunu saptayana kadar pek ciddiye alınmamıştı. Bu çalışma iki bilim insanına 2010’da fizikte Nobel Ödülü’nü kazandırdı.

O tarihten bu yana Geim ve Novoselov’un yanı sıra başka araştırmacılar da bu yeni “süper” malzemenin potansiyel uygulamalarını öğrenmeye ve araştırmaya devam ediyor. Grafen, bilgisayar ve güneş enerjisi gibi alanlarda geleneksel olan ya da daha önce kullanılan malzemelere oranla daha gelişmiş özelliklere sahip nanotüpler ve üçboyutlu grafit için yapı taşı haline geldi.

Tek atom kalınlığındaki bu malzemede heyecan verici bulduğu şey, sadece var olan malzemelerden daha güçlü ve daha iyi bir elektrik iletkeni olması değil, aynı zamanda geri kazanılmasının daha kolay ve üretim maliyetinin çok daha düşük olması. 2012’de Manchester Üniversitesi’nden iki bilim insanı grafenin deliklerini kendiliğinden onarabildiğini keşfetti. Bu yeni özellik grafeni elektronik, tıp ve güneş enerjisi uygulamaları açısından daha da çekici bir malzeme haline getiriyor. 2013 yılının Ocak ayında Rice Üniversitesi araştırmacıları iletken ve yalıtkanı birleştiren iki boyutlu bir grafen cihazı yarattılar Bu gelişme, gelecekte elektronik cihazların daha da küçülmesini sağlayabilir

neopren

Advertisement

NEOPREN

İnsanlar sık sık doğal maddelerin kendilerine ait bir formunu yaratmaya çalıştılar. Kauçuk bunun en iyi örneklerinden bir sayılır. DuPont’daki bilim insanları tarafından icat edilen neopren, bol bulunmayan doğal kauçuğun yerini almak üzere geliştirildi, Araba lastiklerinde kauçuğa bağımlılığımız bu keşfi teşvik eden ihtiyaçlardan biri oldu.

Lateksten (ağacın özsuyundan gelir) elde edilen doğal bir polimer olan doğal kauçuk da neopren de polimerleşmeyle (polimerlerin oluşması için iki ya da daha fazla monomerin birleşmesiyle) oluşur ama kimyalarında küçük bir fark vardır. Doğal kauçuk %95 oranında hidrokarbonlardan oluşur, neopren ise esas olarak kloroprendir (asetilen ve hidroklorik asit kombinasyonu).

Neopren sadece kauçuğun mükemmel bir ikamesi olmakla kalmıyor, onun dayandığından çok daha yüksek sıcaklıklara dayanabiliyordu. Bu nedenle, birçok yalıtkan ve yalıtıcı üründe kullanılmaya başlandı. Bunlar arasında contalar; hortumlar ve yangına dayanıklı kapıların yalıtım şeritleri de yer alıyor. Ayrıca çok daha hafif, kimyasallara etkisiz ve suya çok dayanıklı. Tüm bu özellikler, birçok uygulama için ideal bir malzeme olarak benimsenmesine yol açtı.

Çok geçmeden dalgıçlar neopren dalgıç giysileri giymeye ve bilim insanları kimyasal yanığı önlemek için neopren eldivenler takmaya başladı. Artık 21. yüzyılda, laptoplarımızın ve ceptelefonlarımızın hasara karşı neopren koruyucuları var.

Advertisement

naylon

NAYLON

Doğal bir kaynak azaldığında, insanlık hemen kendi versiyonunu yaratıyor. Çoğu durumda doğal versiyondan çok daha iyisini gerçekleştiriyoruz ve kullanacak yüzlerce farklı alan buluyoruz. Naylonlarda da aynı durum yaşandı, ilk başta DuPont’dan Wallace Carothers tarafından ipek çorapların yerini almak üzere icat edilen naylon, kopma direnci ve dayanıklılığıyla paraşüt imalatı için de mükemmel bir malzeme oldu. ipek, birbirine bağlı binlerce atomdan oluşan doğal bir polimer olmanın yanı sıra yüksek protein içeriğiyle de verimli bir şekilde kopyalanması istenen bir malzemeydi.

Amerikalı kadınlar, 1930’ların sonlarına gelindiğinde tutkunu oldukları naylon çorapları savaşta feda ettiler. II. Dünya Savaşı sırasında üretilen bütün naylon ordu tarafından alındı. Naylon çoraplar karaborsada çifti 101 dolar gibi yüksek rakamlara satılmaya başlandı.

Naylon, sırt çantaları ve şemsiyelerden montlara mayolara ve spor giysilere kadar yüzlerce ürünün popüler malzemesi haline geldi. Ama biraz fazla dayanıklı, doğada ayrışmadığı için atık sahaları açısından bir sorun haline geldi. Interface adlı şirket bu soruna bir çözüm buldu. Naylon elyafını toplamanın ve lüks halılar halinde geri kazanmanın yöntemini bulan şirket 2007’den beri bu yöntemi uyguluyor.

Advertisement

japon yapıştırıcısı

JAPON YAPIŞTIRICISI

Ağzınızda Japon yapıştırıcısı olabileceğini bilmek sizi şaşırtabilir ama bu yapıştırıcı artık diş dolgusunda da kullanılıyor. 1942’de icat edildiğinden beri “her şeye yapışan” ilginç yapıştırıcı, birçok formülün ayrılmaz parçası haline geldi ve daha az bilinen birçok üründe yer almaya başladı. Özellikleri kısmen kovalen bağlanmanın yani elektron paylaşımının ürünü olmasıyla açıklanıyor.

Japon yapıştırıcısı, II. Dünya Savaşı sırasında tüfekler için şeffaf plastikten nişangâhlar oluşturmak için çalışmalar yapan bilim insanları tarafından tesadüfen bulundu. Malzeme her yere yapıştığı için ilgi görmedi. Eastman Kodak araştırmacıları tarafından 1951’de “yeniden keşfedildi” ve 1958’de çok güçlü bir yapıştırıcı olarak piyasaya çıktı. Vietnam Savaşı sırasında, askerler tedavi görecekleri yere götürülene kadar savaş alanında kanamaları durdurmak için ilk kez tıbbi anlamda kullanıldı. Acil durumlardaki başarısı, sonunda ABD’de Gıda ve ilaç Dairesi tarafından onaylanmasını sağladı.

21. yüzyıl başlarında Japon yapıştırıcısının tıbbi bir versiyonu çıkarıldı ve dikiş atmak ve yırtık onarımı amacıyla doktorlar tarafından kullanılmaya başlandı.

Advertisement

POLİETİLEN

Hulahoplar ve Tupperware (plastik kap markası) olmasaydı dünya neye benzerdi? Kim bilir! 1933’te Imperial Chemical Industries’ten ingiliz kimyacı E.W. Fawcett ve R.O. Gibson tarafından tesadüfen keşfedilen polietilen, ilk kez Britanya’da radar kablolarında yalıtkan olarak kullanıldı. Polietilen esas olarak, bir karbon atomunun her bir yanındaki iki hidrojen atomunun uzun bir zinciridir

Savaştan kısa bir süre sonra, gelişmiş ülkeler polietilen gibi dayanıklı bir plastiğin sağlayacağı yararları hemen fark ettiler. Yüksek yoğunluklu ve düşük yoğunluklu iki tipi üretilen polietilen ambalaj, kap ve hatta inşaatlarda soğuk su borusu, yalıtım ve su buharı bariyeri gibi daha önemli uygulamalarda kullanılıyor.

üçboyutlu baskı

ÜÇBOYUTLU BASKI

Bilgisayarda üç boyutlu bir nesne tasarlayıp “yazdırarak” var edebilmenin ne kadar harika olacağını düşündünüz mü hiç? 1984’te hayata geçirilen üç boyutlu baskı teknolojisi işte tam bunu yapar. Her şey mühendislere ve tasarımcılara yazdırma yoluyla üç boyutlu model yaratma olanağı veren stereolitografinin Charles Hull tarafından icat edilmesiyle başladı. Yazıcıda, lazerle birlikte plastik ve polimer gibi malzemeler kullanılıyordu.

Advertisement

Isıtıldığında sıvılaşan ve soğutulduğunda katılaşan bir malzeme olan termoplastik üç boyutlu baskının ana malzemesi durumuna geldi. Hemen her şekli oluşturan termoplastik soğuduktan sonra da güçlü ve dayanıklı olmaya devam ediyor.

Üçboyutlu baskı bazı şaşırtıcı ürünler ortaya çıkarabiliyor. Örneğin Wake Forest Üniversitesindeki araştırmacılar üçboyutlu baskıyı mesaneyi onaracak bir destek yapısı sentezlemek için kullandılar.

Destek yapısı hastanın kendi hücreleriyle kaplandığı için reddedilme riski çok düşük. Aynı araştırmacılar 2002’de nakil amacıyla, çalışan bir böbrek yaratmak için benzer tekniği kullandılar ve 2008’de bu yöntemle kişiye özel hazırlanan protezler oluşturdular.

Üçboyutlu bir yazıcıyla yaratılamayacak neredeyse hiçbir şey yok gibi… 2011 ‘de KorEcologic dünyanın üçboyutlu olarak basılmış ilk arabasını lanse etti. Bu araç bir galon yakıtla (3,8 litre) otoyolda yaklaşık 320 kilometre ve şehir trafik koşullarında ise 160 kilometre yol kat edebiliyor

Advertisement

Bir Yorum Yazmak İster misiniz?