พอลิเมอร์

        พอลิเมอร์ คืออะไร  ในชีวิตประจำวันนักเรียนเกี่ยวข้องกับสารพอลิเมอร์มากมาย  นักเรียนทราบหรือไม่ว่า
สารใดจัดเป็นสารพอลิเมอร์  และพอลิเมอร์มีกี่ชนิด เชิญเรียนรู้จากวีดีทัศน์

       พอลิเมอร์ (Polymer) คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ และมีมวลโมเลกุลมากประกอบด้วย หน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี เรียกว่าพันธะโคเวเลนต์ (Covalent bond) หน่วยเล็กๆของพอลิเมอร์คือโมเลกุลเล็กๆ เรียกว่า มอนอเมอร์ (Monomer)

       มอนอเมอร์ (Monomer) คือ หน่วยเล็ก ๆ ของสารในพอลิเมอร์ 
ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์ เรียกว่า พอลิเมอไรเซชั่น (Polymerization) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาการรวมตัวของมอนอเมอร์แต่ละชนิด ภายใต้สภาวะต่างๆ เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิ ความดัน เป็นต้น ทำให้เกิดพอลิเมอร์ชนิดต่างๆขึ้นมากมาย ทั้งที่เป็นพอลิเมอร์ในธรรมชาติ หรือพอลิเมอร์สังเคราะห์

          ส่วนคำว่า “พอลิเมอร์” มาจากคำกรีกสองคำ คือ poly แปลว่าหลายๆ หรือมาก และ mer แปลว่าหน่วยหรือส่วน ดังนั้น “พอลิเมอร์” คือสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงโดยมีโครงสร้างทางเคมีที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยซ้ำ ๆ ของโมเลกุลที่เรียกว่า “เมอร์” และหากเป็นโมเลกุลที่มี “เมอร์” เพียง 1 หน่วยก็จะเรียกว่า “มอนอเมอร์” (Monomer) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของพอลิเมอร์อีกที 
             ถ้าคิดตามอย่างง่ายๆ ก็คือ เปรียบเทียบโมเลกุลของพอลิเมอร์เป็นสายโซ่ยาว แต่ละห่วงของสายโซ่ก็คือ มอนอเมอร์นั่นเองค่ะสายโมเลกุลเหล่านี้จะเกี่ยวพันกัน จึงทำให้พอลิเมอร์แข็งแกร่ง กว่าจะดึงสายโมเลกุลพอลิเมอร์ให้แยกออกจากกันได้ ก็ต้องใช้แรงมากพอสมควร 

พอลิเมอร์ แบ่งตามเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้ 
  แบ่งตามการเกิด 
ก. พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ยางธรรมชาติ 
ข. พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาเคมี โดยใช้สารเริ่มต้นหรือมอนอเมอร์ ส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลของไฮโดรคาร์ไม่อิ่มตัว ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ

ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว คือสารประกอบที่มีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนอะตอมในโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน เช่น เอทิลีน โพรพิลีน เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชั่น จะได้พอลิเมอร์ ที่มีมวลโมเลกุลมาก และมีโครงสร้างแข็งแรง เช่น พอลีเอทิลีน พอลีโพรพิลีน เป็นต้น ซึ่งพอลิเมอร์เหล่านี้เรียกว่า เม็ดพลาสติก ซึ่งจะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่อเนื่อง เรียกว่า ปิโตรเคมี เพื่อใช้ประโยชน์ในการผลิตวัสดุต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอนและลูไซต์  วัสดุต่างๆที่เป็นพลาสติก ในปัจจุบันจึงได้จากกระบวนการพอลิเมอไรเซชั่นเป็นจำนวนมาก เช่น พลาสติกต่างๆ ภาชนะใส่อาหาร ท่อสายยาง ฟิล์มถ่ายรูป ของเล่นเด็ก และอีกมากมาย

  แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ

โฮมอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง พอลิเอทิลีน PVC 
ข. โคพอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน พอลิเอสเทอร์ 
โครงสร้างของพอลิเมอร์ 
ก. พอลิเมอร์แบบเส้น 
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน 
ข. พอลิเมอร์แบบกิ่ง 
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ 
ค. พอลิเมอร์แบบร่างแห 
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม

พลาสติก

พลาสติก” คืออะไรใครรู้บ้าง ?
ในปัจจุบันนี้เครื่องใช้ในชีวิตประจำวันเกือบทุกชิ้นล้วนแล้วแต่มีส่วนประกอบของพลาสติกทั้งสิ้น ตัวอย่างดังที่เห็นจากภาพข้างล่างนี้ การนำเอาพลาสติกมาใช้ได้ขยายวงกว้างอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่ถุงพลาสติกราคาชิ้นละไม่กี่สตางค์ ไปยังชิ้นส่วนอิเลคโทรนิคหรือชิ้นส่วนยานรถยนต์ราคาสูง และช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมานี้พลาสติกมีส่วนสำคัญในเทคโนโลยีชั้นสูงต่างๆ เช่น โครงการอวกาศ เสื้อกันกระสุน หรือแม้แต่ทางการแพทย์ เช่นแขนหรือขาเทียม  เมื่อพลาสติกมีความสำคัญมากถึงขนาดนี้ แล้วมีใครรู้บ้างไหมว่า “พลาสติก”  คืออะไร? และ อะไรบ้างที่จัดเป็นวัสดุพลาสติก? 

พลาสติก” ตามพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน หมายถึง สารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้นใช้แทนวัสดุธรรมชาติ บางชนิดเมื่อเย็นก็แข็งตัว เมื่อถูกความร้อนก็อ่อนตัว (Thermoplastic นั่นเองค่ะ) บางชนิดแข็งตัวถาวร (ส่วนนี่ก็คือ Thermoset)

แท้จริงแล้ว “พลาสติก” คือพอลิเมอร์ชนิดหนึ่งนั่นเอง ในชีวิตประจำวันของเรา “พอลิเมอร์” (Polymer) ได้เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งในการดำรงชีวิต ไม่ว่าจะมองไปทางไหนเราก็จะพบผลิตภัณฑ์ที่ทำมาจากพอลิเมอร์ แต่คนส่วนใหญ่จะคุ้นเคยกับ “พลาสติก” มากกว่า

             ส่วนคำว่า “พอลิเมอร์” มาจากคำกรีกสองคำ คือ poly แปลว่าหลายๆ หรือมาก และ mer แปลว่าหน่วยหรือส่วน ดังนั้น “พอลิเมอร์” คือสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงโดยมีโครงสร้างทางเคมีที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยซ้ำ ๆ ของโมเลกุลที่เรียกว่า “เมอร์” และหากเป็นโมเลกุลที่มี “เมอร์” เพียง 1 หน่วยก็จะเรียกว่า “มอนอเมอร์” (Monomer) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของพอลิเมอร์อีกที 
             ถ้าคิดตามอย่างง่ายๆ ก็คือ เปรียบเทียบโมเลกุลของพอลิเมอร์เป็นสายโซ่ยาว แต่ละห่วงของสายโซ่ก็คือ มอนอเมอร์นั่นเองค่ะสายโมเลกุลเหล่านี้จะเกี่ยวพันกัน จึงทำให้พอลิเมอร์แข็งแกร่ง กว่าจะดึงสายโมเลกุลพอลิเมอร์ให้แยกออกจากกันได้ ก็ต้องใช้แรงมากพอสมควร 

พอลิเมอร์ แบ่งตามเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้ 
  แบ่งตามการเกิด 
ก. พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ยางธรรมชาติ 
ข. พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาเคมี โดยใช้สารเริ่มต้นหรือมอนอเมอร์ ส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลของไฮโดรคาร์ไม่อิ่มตัว ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ

ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว คือสารประกอบที่มีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนอะตอมในโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน เช่น เอทิลีน โพรพิลีน เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชั่น จะได้พอลิเมอร์ ที่มีมวลโมเลกุลมาก และมีโครงสร้างแข็งแรง เช่น พอลีเอทิลีน พอลีโพรพิลีน เป็นต้น ซึ่งพอลิเมอร์เหล่านี้เรียกว่า เม็ดพลาสติก ซึ่งจะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่อเนื่อง เรียกว่า ปิโตรเคมี เพื่อใช้ประโยชน์ในการผลิตวัสดุต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอนและลูไซต์  วัสดุต่างๆที่เป็นพลาสติก ในปัจจุบันจึงได้จากกระบวนการพอลิเมอไรเซชั่นเป็นจำนวนมาก เช่น พลาสติกต่างๆ ภาชนะใส่อาหาร ท่อสายยาง ฟิล์มถ่ายรูป ของเล่นเด็ก และอีกมากมาย

  แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ

โฮมอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง พอลิเอทิลีน PVC 
ข. โคพอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน พอลิเอสเทอร์ 
โครงสร้างของพอลิเมอร์ 
ก. พอลิเมอร์แบบเส้น 
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน 
ข. พอลิเมอร์แบบกิ่ง 
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ 
ค. พอลิเมอร์แบบร่างแห 
เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม

คำถามชวนคิด    1. พอลิเมอร์ คืออะไร

                             2.  โฮมอพอลิเมอร์และโคพอลิเมอร์ต่างกันอย่างไร

                             3. ให้นักเรียนยกตัวอย่างสารที่เป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติและพอลิเมอร์สังเคราะห์

กิจกรรมเสนอแนะ

1. ให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับสารพอลิเมอร์ เพิ่มเติมจากแหล่งข้อมูลต่างๆ เช่น ห้องสมุด อินเตอร์เน็ต

2. ให้นักเรียนค้นคว้าและนำเสนอแนวทางในการกำจัดขยะที่เป็นสารพอลิเมอร์ เช่น พลาสติก

การบูรณาการ

กลุ่มสาระภาษาไทย ให้นักเรียนเขียนเรียงความ เรื่องสารพอลิเมอร์ในชีวิตประจำวัน

กลุ่มสาระศิลปะ  ให้นักเรียนประกวดการจัดป้ายนิเทศเรื่องพอลิเมอร์

กลุ่มสาระสังคมศึกษา  ให้นักเรียนหาข่าวเกี่ยวกับสารพอลิเมอร์

ขอขอบคุณแหล่งที่มาของข้อมูล  https://www.vcharkarn.com/varticle/331
 ที่มา ; https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=4122