Rubber and vulcanisation Tamil revision short notes in plain paragraphs: the distinction between rubber and plastic based on elasticity, natural rubber latex as a colloidal suspension of charged particles stabilised by a protein-lipid layer, isoprene as the monomer giving the cis-1,4-poly(isoprene) chain structure responsible for natural elasticity, the limitations of raw rubber being soft, sticky when hot and brittle when cold because chains slide past each other, and vulcanisation with one to three percent sulphur forming cross-links at the carbon-carbon double bonds to lock chains together, giving harder, stronger, more elastic rubber, with twenty-five to thirty-five percent sulphur giving the rigid material ebonite.

A/L இரசாயனவியல் · அலகு 14 · குறு குறிப்பு (14ஜ)

🧠 மனப்படம்
🟫
இறப்பர் — வற்கனைற்றுப்படுத்தல்
Rubber — Vulcanisation

1 இறப்பரும் பிளாத்திக்கும் — மீளியல்பின் அடிப்படையில் ஒரு வேறுபாடு

பல்பகுதியப் பொருள்களின் மிக முக்கியமான இயல்புகளுள் ஒன்று அவற்றின் மீளியல்பு (elasticity) ஆகும். மீண்டும் மீண்டும் மிக உயர்வான மீளியல்பைக் காட்டும் பல்பகுதியப் பொருள்கள் இறப்பர் (rubber) எனப்படுகின்றன — இழுவை நீக்கியதும் அவை தமது ஆரம்ப வடிவத்திற்குத் திரும்பும். மாறாக, வரையறுக்கப்பட்ட மீளியல்பை மட்டுமே கொண்ட பல்பகுதியப் பொருள்கள் பிளாத்திக்கு (plastic) எனப்படுகின்றன; ஒரு பிளாத்திக்குப் பொருளை அதன் மீளியல்பு எல்லையைக் கடந்து இழுத்தால், அது மீளாத்தன்மையுடன் வடிவத்தில் வேறுபடுகின்றது.

இயற்கை இறப்பர் (natural rubber) தாவரங்களிலும் விலங்குகளிலும் இயற்கையாகவே காணப்படும் இயற்கைப் பல்பகுதியங்களுள் ஒன்றாகும் — ஸ்ராச்சு, செல்லுலோசு, புரதம் ஆகியவற்றுடன் இணைந்த குடும்பம். இதற்கு நேர்மாறாக, மனிதனால் கைத்தொழிற்சாலையில் தயாரிக்கப்படும் பொலித்தீன், PVC போன்றவை செயற்கைப் பல்பகுதியங்கள் எனப்படுகின்றன.

2 இறப்பர் மரப்பால் — ஓர் அரைக்காட்சிக் கூழ்க் கரைசல்

இறப்பர் மரத்தின் (Hevea brasiliensis) பட்டையைச் சீவும்போது வெளிப்படும் பாலே மரப்பால் (latex) எனப்படுகின்றது. இது ஓர் அரைக்காட்சிக் கூழ்க் கரைசலாகும் (colloidal suspension); அதில் ஏறத்தாழ 60–65% நீரும், 30–35% இறப்பரும், சிறிதளவு வெல்லங்களும் உப்பு வகைகளும் புரதங்களும் கரைந்த நிலையில் காணப்படுகின்றன.

மரப்பாலினுள் மிகச் சிறிய இறப்பர் துணிக்கைகள் பரம்பிக் காணப்படுகின்றன; ஒவ்வொரு துணிக்கையையும் சூழ இலிப்பிட்டும் புரதமும் அடங்கிய ஒரு படை அமைந்துள்ளது. இப்படையில் –COO⁻ கூட்டங்கள் இருப்பதால் துணிக்கைகளின் வெளிமேற்பரப்பு மறை ஏற்றம் கொண்டதாகும். மறை ஏற்றமுடைய துணிக்கைகளுக்கு இடையே நிலைமின் தள்ளுகை விசைகள் தொழிற்படுவதால், அவை ஒன்றுடனொன்று இணையாமல் கரைசல் முழுவதிலும் பரம்பிக் காணப்படுகின்றன.

3 ஐசோபிறீனும் சிஸ்-1,4 அமைப்பும்

மரப்பாலினுள் உள்ள இறப்பர் ஒரு பல்பகுதியமாகும். அதன் ஒரு பகுதியம் ஐசோபிறீன் (isoprene, 2-மெத்தில்புட்டா-1,3-டையீன்) ஆகும்; எனவே இயற்கை இறப்பர் பொலி(ஐசோபிறீன்) [poly(isoprene)] எனப்படுகின்றது. ஒவ்வொரு மீண்டுவரும் அலகிலும் ஓர் இரட்டைப் பிணைப்பு (C=C) எஞ்சி நிற்கின்றது.

ஐசோபிறீன்: CH₂=C(CH₃)–CH=CH₂  →  மீண்டுவரும் அலகு: –CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–

இவ்விரட்டைப் பிணைப்பைச் சார்ந்து ஒரே பக்கத்தில் –CH₂– கூட்டங்கள் அமைந்துள்ள அமைப்பு சிஸ்-1,4-பொலி(ஐசோபிறீன்) (cis-1,4-poly(isoprene)) எனப்படுகின்றது. இயற்கை இறப்பரின் சங்கிலிகள் இந்தச் சிஸ் அமைப்பையே கொண்டுள்ளன; இதுவே இறப்பருக்கு அதன் இயற்கையான இழுபடும் மீளியல்பை வழங்குகின்றது.

நினைவில் வைக்க
சிஸ்-1,4-பொலி(ஐசோபிறீன்) = மீளியல்புள்ள இயற்கை இறப்பர். திரான்ஸ்-1,4-பொலி(ஐசோபிறீன்) மீளியல்பைக் காட்டுவதில்லை — அது குற்றா-பேர்ச்சா (gutta-percha) எனப்படும் கடினப் பொருளாகும்.

4 பச்சை இயற்கை இறப்பரின் மட்டுப்பாடுகள் — ஏன் வற்கனைற்றுப்படுத்த வேண்டும்?

செயன்முறைப்படுத்தப்படாத பச்சை இயற்கை இறப்பருக்குச் சில முக்கியமான மட்டுப்பாடுகள் (limitations) உள்ளன. இது மென்மையானதும் வலிமை குறைந்ததுமாகும். வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது இது மென்மையாகி ஒட்டுந்தன்மையுடையதாகின்றது; வெப்பநிலை குறையும்போது இது கடினமாகி நொறுங்கக்கூடியதாகின்றது.

இந்நடத்தைக்குக் காரணம், பல்பகுதியச் சங்கிலிகள் ஒன்றுடனொன்று நிரந்தரமாகப் பிணைக்கப்படாமல், விசை செலுத்தப்படும்போது ஒன்றின்மீது ஒன்று சுதந்திரமாக நழுவிச் செல்வதேயாகும். எனவே பச்சை இறப்பர் ஒரு குறுகிய வெப்பநிலை வீச்சினுள் மட்டுமே பயனுடையதாக இருக்கின்றது. இம்மட்டுப்பாடுகளை நீக்குவதற்கே வற்கனைற்றுப்படுத்தல் என்னும் செயன்முறை பயன்படுத்தப்படுகின்றது.

5 வற்கனைற்றுப்படுத்தல் — கந்தகக் குறுக்குப் பிணைப்புகள்

இயற்கை இறப்பரின் மீளியல்பைக் கைத்தொழில் ரீதியில் மேம்படுத்தி வலிமைப்படுத்துவதற்காக, இறப்பருடன் கந்தகம் (sulphur) சேர்த்து வெப்பமேற்றப்படுகின்றது. இச்செயன்முறையே வற்கனைற்றுப்படுத்தல் (vulcanisation) எனப்படுகின்றது; இதன்போது சேர்க்கப்படும் கந்தகத்தின் அளவு நிறைப்படி ஏறத்தாழ 1%–3% ஆகும்.

பொலி(ஐசோபிறீன்) சங்கிலிகளில் உள்ள C=C இரட்டைப் பிணைப்புகள் தாக்கமுறுந்தன்மையுடைய இடங்களாக அமைகின்றன. இவ்விரட்டைப் பிணைப்புகள் சார்ந்து கந்தக அணுக்கள் தாக்கமடைந்து, அண்டை இறப்பர்ச் சங்கிலிகளுக்கு இடையே கந்தகக் குறுக்குப் பிணைப்புகளை (sulphur cross-links) அமைக்கின்றன. இவ்வாறு சங்கிலிகள் கந்தகப் பாலங்களால் இணைக்கப்படுவதால், இனி விசை செலுத்தப்படும்போது சங்கிலிகள் ஒன்றின்மீது ஒன்று சுதந்திரமாக நழுவ முடியாது; விசை அகற்றப்பட்டபின் அவை மீண்டும் தமது ஆரம்ப நிலைக்குத் திரும்புகின்றன.

வற்கனைற்றுப்படுத்தப்பட்ட இறப்பர் பச்சை இறப்பரைவிடக் கடினமானதும், வலிமை மிக்கதும், அதிக மீளியல்புடையதுமாகும். இது ஒரு பரந்த வெப்பநிலை வீச்சில் தனது இயல்புகளைப் பேணுகின்றது — வெப்பத்தில் ஒட்டுந்தன்மையற்றதாகவும் குளிரில் நொறுங்காததாகவும் இருக்கின்றது. சேர்க்கப்படும் கந்தகத்தின் அளவு நிறைப்படி 25%–35% ஆக அதிகரிக்கப்பட்டால், மிக அதிக எண்ணிக்கையான குறுக்குப் பிணைப்புகள் அமைந்து, மீளியல்பற்ற கடினமான ஒரு பொருளான எபனைற்று (ebonite) கிடைக்கின்றது.

பொதுவான தவறு
வற்கனைற்றுப்படுத்தலின்போது இறப்பருடன் சேர்க்கப்படுவது கந்தகம் (sulphur); அது காபன் பிளக் அல்ல — காபன் பிளக் (carbon black) ஒரு நிரப்பியாகும் (filler), குறுக்குப் பிணைப்பை உருவாக்குவதில் அது பங்கேற்பதில்லை.
learn.gtdigital.tech · A/L இரசாயனவியல் · அலகு 14 கோபிரமணன் திருசெந்திவேல், MSc