البلمرة الأيونية

في كيمياء البوليمرات ، تُعدّ البلمرة الأيونية بلمرة نمو السلسلة، حيث تكون المراكز النشطة عبارة عن أيونات أو أزواج أيونية . ^{[ 2 ]} ويمكن اعتبارها بديلاً عن البلمرة الجذرية ، وقد تشير إلى البلمرة الأنيونية أو البلمرة الكاتيونية . ^{[ 3 ]}

كما هو الحال في البلمرة الجذرية، تبدأ التفاعلات بمركب نشط. في البلمرة الكاتيونية، تُعدّ معقدات هاليدات التيتانيوم والبورون والألومنيوم والقصدير مع الماء أو الكحولات أو أملاح الأوكسونيوم مفيدة كمحفزات، بالإضافة إلى الأحماض القوية والأملاح مثل KHSO₄ . [ 4 ] في المقابل ، ^تعمل _فلزات ^{المجموعة} الأولى ، ^مثل الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم، ومركباتها العضوية (مثل نفثالين الصوديوم ) كمحفزات أنيونية فعالة. في كلتا البلمرتين الأنيونية والكاتيونية، يُقابل كل طرف سلسلة مشحون (سالب وموجب على التوالي) بأيون معاكس ذي شحنة معاكسة مصدره المحفز. نظرًا لضرورة استقرار الشحنة في البلمرة الأيونية، فإن المونومرات التي يمكن بلمرتها بهذه الطريقة قليلة مقارنةً بتلك المتاحة للبلمرة الجذرية الحرة. لا يمكن الحصول على كاتيونات بلمرة مستقرة إلا باستخدام مونومرات ذات مجموعات مانحة للإلكترونات ، ولا يمكن الحصول على أنيونات مستقرة إلا باستخدام مونومرات ذات مجموعات ساحبة للإلكترونات كبدائل.

بينما يتحكم التركيب الكيميائي للمونومر واستقرار الجذور بشكل شبه حصري في معدل البلمرة الجذرية ، فإن نجاح البلمرة الأيونية يرتبط ارتباطًا وثيقًا بظروف التفاعل. يؤدي انخفاض نقاء المونومر إلى توقف مبكر للتفاعل ، كما أن قطبية المذيب تؤثر بشكل كبير على معدل التفاعل. تعمل أزواج الأيونات المذابة ذات التنسيق الضعيف على تعزيز سلاسل أكثر تفاعلية وأسرع بلمرة، دون أن تعيقها الأيونات المضادة. لسوء الحظ، غالبًا ما تعرقل الجزيئات القطبية الكافية لدعم أزواج الأيونات المذابة هذه عملية البلمرة بطرق أخرى، مثل تدمير الأنواع المتكاثرة أو التنسيق مع أيونات البادئ، ولذلك نادرًا ما تُستخدم. تشمل المذيبات النموذجية للبلمرة الأيونية جزيئات غير قطبية مثل البنتان ، أو جزيئات قطبية متوسطة مثل الكلوروفورم .

سُجِّلَتْ الفائدة المحتملة للبلمرة الأيونية لأول مرة على يد مايكل شوارتز بعد محادثة مع صموئيل وايزمان. ^{[ 5 ]} حاول هو وفريق مؤلف من موشيه ليفي ورالف ميلكوفيتش إعادة تجربة أجراها وايزمان لدراسة ألفة الستايرين للإلكترونات. بإضافة مونومر الستايرين إلى محلول من نفثالينيد الصوديوم وتتراهيدروفوران ، تحوّل المحلول ذو اللون الأخضر الزيتوني إلى اللون الأحمر الكرزي، وبدا أنه يستمر في التفاعل مع إضافات جديدة من الستايرين حتى بعد دقائق من آخر إضافة. أشارت هذه الملاحظة، إلى جانب تحديد أن الناتج هو بوليسترين، إلى بدء بلمرة أنيونية حية بإضافة الإلكترونات.

بسبب قطبية المجموعة النشطة على كل جذر بلمرة، لا يحدث إنهاء التفاعل عن طريق اتحاد السلاسل في البلمرة الأيونية. علاوة على ذلك، ولأن انتشار الشحنة لا يحدث إلا بتكوين روابط تساهمية مع أنواع المونومر المتوافقة، فإن إنهاء التفاعل عن طريق نقل السلسلة أو عدم التناسب مستحيل. هذا يعني أن جميع أيونات البلمرة، على عكس البلمرة الجذرية، تنمو وتحافظ على أطوال سلاسلها طوال مدة التفاعل (ما يُسمى بسلاسل البوليمر "الحية" )، حتى يتم إنهاء التفاعل بإضافة جزيء مُنهي مثل الماء. يؤدي هذا إلى منتجات بوليمرية أحادية التشتت تقريبًا ، والتي لها تطبيقات عديدة في تحليل المواد وتصميم المنتجات. إضافة إلى ذلك، ولأن الأيونات لا تُنهي تفاعلها ذاتيًا، يمكن تكوين بوليمرات مشتركة كتلية بإضافة نوع مونومر جديد.

تتضمن بعض الاستخدامات المهمة للبلمرة الأنيونية ما يلي:

• معايير المعايرة لكروماتوغرافيا نفاذية الهلام
• البوليمرات المتجانسة ذات الفصل الطوري الدقيق
• المواد المطاطية الحرارية البلاستيكية