श्रृंखला-वृद्धि बहुलकीकरण
श्रृंखला-वृद्धि बहुलकीकरण सक्रिय केंद्रों की एक छोटी आबादी में मोनोमर के तीव्र, बार-बार जुड़ने से मैक्रोमोलेक्यूल्स का निर्माण करता है, जिससे कम समग्र रूपांतरण पर भी उच्च-मोलर-द्रव्यमान वाली श्रृंखलाएं बनती हैं।
Definition
श्रृंखला-वृद्धि बहुलकीकरण एक ऐसा बहुलकीकरण है जिसमें मोनोमर एक-एक करके बढ़ती हुई श्रृंखला के प्रतिक्रियाशील सिरे से जुड़ते हैं, ताकि श्रृंखला केवल अपने सक्रिय केंद्र पर ही विस्तारित हो, न कि दो मनमानी प्रजातियों के बीच प्रतिक्रिया से।
Scope
यह विषय श्रृंखला बहुलकीकरण के प्राथमिक चरणों—प्रारंभन, प्रसार, श्रृंखला स्थानांतरण और समापन—को मुख्य रूप से मुक्त-मूलक प्रणालियों के लिए कवर करता है, लेकिन यही ढाँचा आयनिक और समन्वय प्रकारों पर भी लागू होता है। इसमें प्रारंभक का अपघटन और दक्षता, प्रसार और समापन दर स्थिरांक, स्थिर-अवस्था दर नियम, गतिज श्रृंखला लंबाई, जेल (ट्रॉम्सडॉर्फ) प्रभाव, और जिस तरह से स्थानांतरण अभिक्रियाएं मोलर द्रव्यमान को सीमित करती हैं, शामिल हैं।
Core questions
- प्रारंभन, प्रसार और समापन की दरें बहुलकीकरण दर और औसत मोलर द्रव्यमान को कैसे निर्धारित करती हैं?
- मूलक बहुलकीकरण दर प्रारंभक सांद्रता के वर्गमूल पर क्यों निर्भर करती है?
- श्रृंखला-स्थानांतरण अभिक्रियाएं बहुलकीकरण को रोके बिना मोलर द्रव्यमान को कैसे सीमित करती हैं?
- उच्च रूपांतरण पर स्वतः-त्वरण का क्या कारण है?
Key theories
- मूलक श्रृंखला बहुलकीकरण की स्थिर-अवस्था गतिकी
- यह मानते हुए कि मूलक उत्पादन और खपत संतुलित हैं, बहुलकीकरण की दर मोनोमर सांद्रता और प्रारंभन दर के वर्गमूल के समानुपाती होती है, और गतिज श्रृंखला लंबाई प्रसार और समापन के अनुपात से निर्धारित होती है।
- श्रृंखला स्थानांतरण और मेयो समीकरण
- मूलक का मोनोमर, विलायक, प्रारंभक, या जानबूझकर जोड़े गए एजेंट में स्थानांतरण एक श्रृंखला को समाप्त करता है और दूसरी शुरू करता है; मेयो संबंध बहुलकीकरण की व्युत्क्रम डिग्री को स्थानांतरण स्थिरांक से जोड़ता है, जिससे दर बदले बिना मोलर द्रव्यमान को समायोजित किया जा सकता है।
Mechanisms
एक प्रारंभक प्राथमिक मूलकों को देने के लिए अपघटित होता है जो मोनोमर से जुड़ते हैं, जिससे श्रृंखला-वाहक मूलक बनते हैं। प्रसार इस मूलक केंद्र में मोनोमर इकाइयों को तेजी से जोड़ता है। समापन तब होता है जब दो मूलक संयोजित होते हैं या असमानुपातित होते हैं, जिससे दोनों सक्रिय केंद्र हट जाते हैं। क्योंकि सक्रिय-केंद्र सांद्रता बहुत कम होती है और टर्नओवर तेज होता है, प्रत्येक श्रृंखला एक सेकंड के अंश में बनती है, और अप्रतिक्रियाशील मोनोमर का बड़ा हिस्सा अभिक्रिया के अंत तक बना रहता है। उच्च रूपांतरण पर, बढ़ती श्यानता प्रसार की तुलना में समापन को अधिक धीमा कर देती है, जिससे जेल या ट्रॉम्सडॉर्फ प्रभाव के रूप में ज्ञात स्वतः-त्वरण उत्पन्न होता है।
Clinical relevance
श्रृंखला-वृद्धि मूलक बहुलकीकरण पॉलीथीन, पॉलीस्टाइनिन, पॉली(विनाइल क्लोराइड), और पॉली(मिथाइल मेथैक्रिलेट) जैसे कमोडिटी प्लास्टिक के लिए प्रमुख औद्योगिक मार्ग है, और पेंट, चिपकने वाले पदार्थ और सिंथेटिक रबर के लिए इमल्शन प्रक्रियाओं का आधार है। इसकी गतिकी में महारत निर्माताओं को एक विशिष्ट मोलर द्रव्यमान, रूपांतरण और ऊष्मा-उत्सर्जन प्रोफ़ाइल को लक्षित करने में मदद करती है।
History
मुक्त-मूलक श्रृंखला बहुलकीकरण को 1930 और 1940 के दशक में मात्रात्मक आधार पर रखा गया था क्योंकि मूलक श्रृंखला तंत्र, स्थिर-अवस्था गतिकी, और श्रृंखला-स्थानांतरण स्थिरांक स्थापित किए गए थे, यह कार्य युद्धकालीन सिंथेटिक-रबर कार्यक्रमों और कमोडिटी थर्मोप्लास्टिक्स के बाद के विस्तार का समर्थन करता था।
Key figures
- Hermann Staudinger
- Frank Mayo
- Ernst Trommsdorff
Related topics
Seminal works
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- young2011
Frequently asked questions
- जब अधिकांश मोनोमर अभी भी अप्रतिक्रियाशील होता है तब भी एक लंबी श्रृंखला क्यों बनती है?
- किसी भी क्षण में सक्रिय केंद्रों की संख्या बहुत कम होती है, और प्रत्येक समाप्त होने से पहले एक सेकंड के अंश में हजारों मोनोमर जोड़ता है। इसलिए पूर्ण-लंबाई वाली श्रृंखलाएं लगातार बनती रहती हैं जबकि मोनोमर का बड़ा पूल धीरे-धीरे खपत होता है।
- जेल या ट्रॉम्सडॉर्फ प्रभाव क्या है?
- उच्च रूपांतरण पर माध्यम श्यान हो जाता है, जो मूलकों के विसरण-नियंत्रित समापन को प्रसार की तुलना में कहीं अधिक धीमा कर देता है। मूलक सांद्रता बढ़ जाती है, दर तेज हो जाती है, और अभिक्रिया स्वतः-गर्म हो सकती है, जो एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया-सुरक्षा विचार है।