ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Β’ ΛΥΚΕΙΟΥ (Β1’)

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1)ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ

2)ΔΕΣΜΟΙ

3)ΧΡΗΣΗ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ

4)ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ

Δομή του ατόμου - Υποατομικά σωματίδια

Γενικά

Παρόλο που το όνομα άτομο δόθηκε τη στιγμή που τα άτομα πιστευόταν πως

ήταν αδιαίρετα, τώρα είναι γνωστό πως ένα άτομο μπορεί να διαχωριστεί σε

έναν αριθμό μικρότερων συστατικών. Το πρώτο από αυτά που ανακαλύφθηκε

ήταν το αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο, το οποίο εύκολα μπορεί να

αποβάλλει ένα άτομο κατά τον ιονισμό του. Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα

σύννεφο, το ηλεκτρονιακό νέφος, γύρω από ένα συμπαγές σώμα το οποίο

περιέχει όλο το θετικό φορτίο του ατόμου, τον ατομικό πυρήνα. Ο πυρήνας με

τη σειρά του αποτελείται από νουκλεόνια: θετικά φορτισμένα πρωτόνια και

αφόρτιστα νετρόνια.

Πριν το 1961, τα υποατομικά σωματίδια πιστευόταν πως ήταν μόνο τα

πρωτόνια, τα νετρόνια και ηλεκτρόνια. Ωστόσο, τα πρωτόνια και τα νετρόνια

αυτά καθ' αυτά γνωρίζουμε σήμερα πως αποτελούνται από ακόμα μικρότερα

σωματίδια, τα λεγόμενα quarks. Επιπλέον, το ηλεκτρόνιο είναι γνωστό πως

έχει έναν σχεδόν χωρίς μάζα 'σύντροφο', το νετρίνο. Και τα δύο, ηλεκτρόνιο

και νετρίνο, είναι λεπτόνια.

Συνηθέστερα τα άτομα αποτελούνται μόνο από quarks και λεπτόνια πρώτης

γενιάς. Το πρωτόνιο αποτελείται από δύο 'πάνω' (up) quarks και ένα 'κάτω'

(down), ενώ το νετρόνιο αποτελείται από ένα 'πάνω' και δύο 'κάτω'. Παρόλο

που δε συναντιόνται στη συνηθισμένη ύλη, οι άλλες δύο πιο βαρείς γενιές

quarks και λεπτονίων μπορούν να παραχθούν σε συγκρούσεις υψηλής

ενέργειας.

Το υποατομικά σωματίδια φορείς δυνάμεων, γλουόνια (ή κολλητόνια), είναι

επίσης σημαντικά στα άτομα. Τα ηλεκτρόνια παραμένουν στο άτομο λόγω

δυνάμεων κβαντομηχανικής φύσης οι οποίες αναπτύσσονται μεταξύ αυτών και

του πυρήνα. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συγκρατούνται μαζί στον πυρήνα με

τη βοήθεια των γλουονίων, φορείς της ισχυρής πυρηνικής δύναμης.

Τα τρία βασικά συστατικά του ατόμου

Όλα τα άτομα, εκτός του "πρώτιου" που είναι ισότοπο του χημικού στοιχείου

"υδρογόνο" και δεν έχει νετρόνια, αποτελούνται από τρεις τύπους

υποατομικών σωματιδίων τα οποία διέπουν τις ιδιότητες των πρώτων:

ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν αρνητικό φορτίο και έχουν τη μικρότερη μάζα.

πρωτόνια, τα οποία έχουν θετικό φορτίο και έχουν μάζα περίπου 1836 φορές μεγαλύτερη από αυτή των ηλεκτρονίων και

νετρόνια, τα οποία δε φέρουν φορτίο και έχουν μάζα περίπου 1838 φορές μεγαλύτερη από αυτή των ηλεκτρονίων.

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια ονομάζονται νουκλεόνια και σχηματίζουν τον

συμπαγή ατομικό πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ηλεκτρονικό νέφος το

οποίο περιβάλλει τον πυρήνα.

Τα ηλεκτρόνια Η χημική συμπεριφορά των ατόμων οφείλεται στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ

των ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια των ατόμων παραμένουν σε προβλέψιμες

ηλεκτρονιακές δομές. Αυτές οι δομές καθορίζονται από τη κβαντομηχανική

συμπεριφορά των ηλεκτρονίων μέσα στο δυναμικό του πυρήνα. Ο κύριος

κβαντικός αριθμός καθορίζει συγκεκριμένους ηλεκτρονιακούς φλοιούς (ή

αλλιώς στοιβάδες) συγκεκριμένης ενέργειας η κάθε μία. Γενικά, όσο

μεγαλύτερη είναι η ενέργεια ενός φλοιού τόσο πιο μακριά βρίσκεται από τον

πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια στον εξώτατο φλοιό ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους

και έχουν την μεγαλύτερη επίδραση στην χημική συμπεριφορά του ατόμου

επειδή μπορούν εύκολα να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς. Τα εσωτερικά

ηλεκτρόνια, αυτά που δεν ανήκουν δηλαδή στο φλοιό σθένους, επίσης παίζουν

κάποιο ρόλο, μικρότερο όμως όμως λόγω της θωράκισης του θετικά

φορτισμένου πυρήνα.

Ο πυρήνας Τα πρωτόνια και νετρόνια που αποτελούν τον πυρήνα ονομάζονται

νουκλεόνια. Τα νουκλεόνια συγκροτούνται μεταξύ τους στο πυρήνα με την

ισχυρή πυρηνική δύναμη.

Οι πυρήνες υπόκεινται σε μετασχηματισμούς κατά τους οποίους μπορούν να

μεταβάλλουν τον αριθμό των πρωτονίων και νετρονίων που περιέχουν, μία

διαδικασία η οποία ονομάζεται ραδιενεργός διάσπαση ή Πυρηνική σχάση.

Όταν πυρηνικοί μετασχηματισμοί λαμβάνουν χώρα τυχαία, η διαδικασία αυτή

ονομάζεται ραδιενέργεια. Οι ραδιενεργές διασπάσεις μπορούν να

πραγματοποιηθούν με μία σειρά διαφορετικών τρόπων, αλλά ο πιο συνήθης

είναι μέσω της διάσπασης άλφα (εκπομπή πυρήνων ηλίου) και διάσπαση βήτα

(εκπομπή ηλεκτρονίων). Διασπάσεις στις οποίες συμμετέχουν ηλεκτρόνια ή

ποζιτρόνια οφείλονται στην ασθενή πυρηνική αλληλεπίδραση.

Επιπλέον, όπως τα ηλεκτρόνια του ατόμου, τα νουκλεόνια του πυρήνα

μπορούν να διεγερθούν σε καταστάσεις υψηλότερης ενέργειας. Ωστόσο, αυτού

του είδους οι μεταβάσεις απαιτούν χιλιάδες φορές περισσότερη ενέργεια από

ότι οι διεγέρσεις ηλεκτρονίων. Όταν ένας διεγερμένος πυρήνας εκπέμψει ένα

φωτόνιο για να επιστρέψει στη θεμελιώδη κατάσταση, το φωτόνιο έχει πολύ

υψηλή ενέργεια και ονομάζεται ακτίνες γάμα.

Καθώς το ηλεκτρονικό νέφος δεν έχει αυστηρά καθορισμένα όρια, το μέγεθος

του ατόμου δε μπορεί να οριστεί εύκολα. Για άτομα τα οποία μπορούν να

σχηματίσουν στερεά κρυσταλλικά πλέγματα, η απόσταση μεταξύ των κέντρων

γειτονικών ατόμων μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί με χρήση της περίθλασης

ακτίνων Χ, δίνοντας μία εκτίμηση για το μέγεθος των ατόμων. Για κάθε

άτομο, για την περιγραφή του μεγέθους, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η ακτίνα

στην οποία είναι πιο πιθανό να βρεθούν τα ηλεκτρόνια σθένους. Για

παράδειγμα, το μέγεθος του ατόμου του υδρογόνου εκτιμάται περίπου

1,0586×10−10

m (διπλάσια τιμή από αυτή της ακτίνας του Bohr). Αναφορικά, το

μέγεθος του πρωτονίου (το μοναδικό σωματίδιο στον πυρήνα του υδρογόνου),

είναι περίπου 10-15

. Δηλαδή, ο λόγος του μεγέθους του ατόμου του υδρογόνου

προς το μέγεθος του πυρήνα του είναι περίπου 100.000:1. Αν το άτομο είχε το

μέγεθος ενός σταδίου ποδοσφαίρου ο πυρήνας θα είχε το μέγεθος ενός σβόλου

στο κέντρο του.

Πρωτόνιο

Το πρωτόνιο είναι ένα από τα υποατομικά σωματίδια, που θεωρούνταν παλιότερα-μέχρι την δεκαετία του '70- στοιχειώδες σωμάτιο, αλλά αργότερα βρέθηκε ότι έχει εσωτερική δομή. Ως νουκλεόνιο, είναι ένας από τούς βασικούς δομικούς λίθους των πυρήνων των ατόμων και μαζί με τα νετρόνια είναι η κύρια μάζα του ατόμου (συμβατικά θεωρούμε ότι τα νουκλεόνια αποτελούν το σύνολο της μάζας του ατόμου). Επίσης κατατάσσεται στην κατηγορία των αδρονίων και συγκεκριμένα στα βαρυόνια με βαρυονικό αριθμό ένα, ενώ με βάση το σπιν του (που είναι 1/2) και της στατιστικής που το περιγράφει, κατατάσσεται και στα φερμιόνια. Έχει βρεθεί ότι είναι σύνθετο σωμάτιο.

Σύσταση Σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο αποτελείται από τρία κουάρκ, δύο "πάνω" (up) και ένα "κάτω" (down) που συνδέονται με την ισχυρή αλληλεπίδραση του πυρήνα των ατόμων, που είναι υπεύθυνη για τις δυνάμεις που συγκρατούν τα πρωτόνια με νετρόνια, καθώς και με άλλα πρωτόνια. Στην πραγματικότητα,ένα πρωτόνιο αποτελείται από αναρίθμητα (up) και (down) κουάρκ και αντικουάρκ, με την προϋπόθεση ότι τα (up) κουάρκ είναι πάντα κατά δύο περισσότερα από ότι τα αντίστοιχα (up) αντικουάρκ και τα (down) κουάρκ είναι κατά ένα περισσότερα από ότι τα αντίστοιχα (down) αντικουάρκ. Παράλληλα το πρωτόνιο αποτελείται και από αναρίθμητα γκλουόνια ή γλοιόνια,που λειτουργούν ως φορείς της ισχυρής αλληλεπίδρασης μεταξύ των κουάρκ.

Χαρακτηριστικά

Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου ονομάζεται «ατομικός

αριθμός» είναι μοναδικός για κάθε χημικό στοιχείο και επομένως καθορίζει

το είδος του ατόμου και κατά συνέπεια τις χημικές του ιδιότητες. Ο πυρήνας

όλων των ατόμων Υδρογόνου, για παράδειγμα, περιλαμβάνει ένα πρωτόνιο.

Αυτός όλων των ατόμων Ηλίου περιλαμβάνει δύο και όλων ατόμων Λιθίου

τρία πρωτόνια (τα ισότοπά τους διαφέρουν κατά τον αριθμό νετρονίων που

περιλαμβάνει ο πυρήνας). Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων ταξινομεί τα

άτομα με βάση τον ατομικό τους αριθμό, που ταυτίζεται με τον αριθμό των

πρωτονίων που έχει το καθένα. Στα ηλεκτρικά ουδέτερα άτομα ο αριθμός

των πρωτονίων είναι πάντοτε ίσος με τον αριθμός των ηλεκτρονίων και λόγο

αυτού ο ατομικός αριθμός Ζ δηλώνει συγχρόνως και τον αριθμό των

ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από τον ατομικό πυρήνα λόγο της

ελκτικής ηλεκτρικής δυνάμεως που τους ασκείται από τα πρωτόνια(διότι

είναι δύο ετερώνυμα φορτισμένα σωματίδια). Το πρωτόνιο είναι θετικά

φορτισμένο σωμάτιο, με φορτίο αντίθετο από το φορτίο του ηλεκτρονίου

(ίσο με 1.602 × 10-19 Cb, θεωρείται ως η στοιχειώδης μονάδα θετικού

ηλεκτρισμού ή θετικού ηλεκτρικού φορτίου (και αντίστοιχα το ηλεκτρόνιο

θεωρείται ως η στοιχειώδης μονάδα αρνητικού ηλεκτρισμού.

Χρόνος ζωής, φορτίο και μάζα

Το πρωτόνιο έχει απροσδιόριστα μεγάλο χρόνο ζωής (ο ελάχιστος πιθανός χρόνος ημιζωής έχει υπολογιστεί σε 1035 έτη). Στο καθιερωμένο μοντέλο θεωρείται απολύτως σταθερό, πρόβλεψη που συμφωνεί με τα μέχρι τώρα πειραματικά δεδομένα. Τα πρωτόνια παρότι είναι και αυτά σωματίδια που διαθέτουν ηλεκτρικό φορτίο, όπως και τα ηλεκτρόνια, εντούτοις δεν συμμετέχουν στα φαινόμενα ηλέκτρισης της ύλης για δύο λόγους: Πρώτος λόγος είναι το γεγονός ότι τα πρωτόνια έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα από ότι τα ηλεκτρόνια (περίπου 1.836 φορές μεγαλύτερη), συνεπώς τα πρωτόνια έχουν και 1.836 φορές μεγαλύτερη αδράνεια από ότι τα ηλεκτρόνια (διότι η μάζα λειτουργεί ως μέτρο αδράνειας-δεύτερος νόμος του Νεύτωνα, άρα πιο εύκολα μετακινούνται τα ηλεκτρόνια από άτομο σε άτομο παρά τα πρωτόνια. Δεύτερος(και κυριότερος)λόγος είναι το γεγονός ότι τα πρωτόνια βρίσκονται εγκλωβισμένα στον ατομικό πυρήνα, ως νουκλεόνια, άρα τους ασκείται συνεχώς η ισχυρή πυρηνική δύναμη (που ασκείται μεταξύ δύο οποιονδήποτε νουκλεονίων), η οποία και εμποδίζει τα πρωτόνια να διαφύγουν από τα όρια του πυρήνα. Συνεπώς η ηλέκτριση των σωμάτων οφείλεται καθαρά και μόνο στην μετακίνηση ηλεκτρονίων,όπου αντίστοιχα όταν από ένα ηλεκτρικά

ουδέτερο άτομο "φεύγουν" ηλεκτρόνια,τότε έχουμε έλλειμμα ηλεκτρονίων και υπερισχύει το θετικό φορτίο των πρωτονίων(δημιουργείται κατιόν, ενώ στα ηλεκτρικά ουδέτερα άτομα που εισέρχονται επιπλέον ηλεκτρόνια έχουμε πλεόνασμα ηλεκτρονίων και υπερισχύει το αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων(δημιουργείται ανιόν).

Ανακάλυψη

Η έννοια του πρωτονίου επινοήθηκε το 1911 από τον φυσικό Ράδερφορντ ενώ πειραματιζόταν στο πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, της Αγγλίας. Τότε είτε ο Ράδερφορντ είτε κάποιος φοιτητής του τοποθέτησε φύλλα χρυσού μπροστά από μια πηγή ακτίνων α (μορφή ραδιενεργής ακτινοβολίας). Παρατηρήθηκε ότι τα σωματίδια α (πυρήνες ηλίου He-4) επέστρεφαν πίσω στην ραδιενεργή πηγή, σαν κάτι να τα απωθούσε από τα φύλλα χρυσού. Ο Ράδερφορντ υπέθεσε ότι τα σωματίδια α καθώς συγκρούονταν με τα άτομα του χρυσού συναντούσαν θετικό ηλεκτρικό φορτίο και έτσι απωθούνταν,οπότε φαντάστηκε την ύπαρξη θετικών σωματιδίων μέσα στο άτομο. Όμως για να δικαιολογήσει και το γεγονός ότι τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα-στην κανονική τους μορφή-υπέθεσε ότι υπάρχουν και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια μέσα στο άτομο (τα ηλεκτρόνια, τα οποία και περιφέρονταν γύρω από τα πρωτόνια (αρχικά με άτακτο τρόπο-μόντελο Ράδερφορντ). Μάλιστα, ο Ράδερφορντ ταύτιζε την έννοια του πρωτονίου με την έννοια του πυρήνα, στα άτομα υδρογόνου.

Νετρόνιο

Στη φυσική, το νετρόνιο είναι ένα υποατομικό σωματίδιο χωρίς ηλεκτρικό φορτίο (ουδετερόνιο) που μαζί με το πρωτόνιο συνιστούν τους πυρήνες των ατόμων. Ανακαλύφθηκε το 1935 από τον Τζέιμς Τσάντγουικ που έκανε πειράματα πάνω σε αποτελέσματα του

Βάλτερ Μπότε. Έχει μάζα 939.565 MeV/c2 (1,6749x10−27 kg, λίγο μεγαλύτερη από αυτή του πρωτονίου-το οποίο έχει μάζα ίση με περίπου 1.673x10−27 kg). Το σπιν του είναι ίσο με ½ και για το λόγο αυτό κατατάσσεται στα φερμιόνια, δηλαδή στα σωματίδια της ύλης. Το αντισωματίδιο του ονομάζεται αντινετρόνιο. Το νετρόνιο και το πρωτόνιο είναι δύο διαφορετικές εκφάνσεις ενός νουκλεονίου.

Ο πυρήνας των περισσότερων ατόμων (όλων εκτός του πρώτιου, του πιο κοινού ισοτόπου του υδρογόνου, το οποίο αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο) αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Στα πρώτα 20 χημικά στοιχεία του Περιοδικού Πίνακα ο αριθμός των νετρονίων είναι ίσος (ή σχεδόν ίσος) με τον αριθμό των πρωτονίων, όσο όμως αυξάνεται ο ατομικός αριθμός Ζ ενός στοιχείου, τόσο περισσότερα γίνονται τα νετρόνια μέσα στον πυρήνα (στους ραδιενεργούς πυρήνες ο αριθμός των νετρονίων είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν των πρωτονίων-π.χ. σε έναν πυρήνα ουρανίου U-235 υπάρχουν 92 πρωτόνια και 143 νετρόνια). Ισχύει πάντοτε στην πυρηνική φυσική ότι ο αριθμός των νετρονίων είναι μεγαλύτερος ή ίσος του αριθμού των πρωτονίων(με μοναδική εξαίρεση το πρώτιο).

Ιδιότητες

Τα νετρόνια ως ηλεκτρικώς ουδέτερα σωματίδια, δεν ιονίζουν την

ύλη όταν διέρχονται μέσα από αυτήν και η πορεία τους δεν

εκτρέπεται από ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία. Συνεπώς, ένα νετρόνιο

αν βρεθεί κοντά σε έναν ατομικό πυρήνα δεν πρόκειται να δεχθεί

κάποια επίδραση(θετική ή αρνητική), παρά μόνο αν βρεθεί πολύ

κοντά σε αυτόν (όπου και τότε θα επηρεαστεί από την ισχυρή

πυρηνική δύναμη), εν αντιθέσει με το πρωτόνιο (που θα

αλληλεπιδράσει έτσι και αλλιώς ηλεκτρομαγνητικά με τον πυρήνα).

Όταν βρίσκονται έξω από τον πυρήνα του ατόμου, είναι ασταθή και

έχουν μέσο χρόνο ζωής 885.8 ± 3.4 s (δευτερόλεπτα) (περίπου 15

λεπτά) και μετά διασπώνται προς ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο και

ένα αντινετρίνο του ηλεκτρονίου. Τα νετρόνια σε αυτή την ασταθή

κατάσταση ονομάζονται ελεύθερα νετρόνια. Η ίδια διαδικασία

διάσπασης (διάσπαση βήτα ή εκπομπή ακτινοβολίας βήτα)

χαρακτηρίζει και μερικούς ραδιενεργούς πυρήνες. Το νετρόνιο

κατηγοριοποιείται ως βαρυόνιο καθώς αποτελείται από 3 κουάρκ,

δύο κάτω (down) κουάρκ και ένα πάνω (up) quark (udd). Η αντιύλη

του νετρονίου ισοδυναμεί με το αντινετρόνιο.

Ο αριθμός των νετρονίων καθορίζει το ισότοπο ενός στοιχείου. (Για

παράδειγμα, το ισότοπο του άνθρακα-12, έχει 6 πρωτόνια και 6

νετρόνια, ενώ το ισότοπο του άνθρακα-14 έχει 6 πρωτόνια και 8

νετρόνια). Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου τα οποία

έχουν δηλαδή τον ίδιο ατομικό αριθμό (αριθμός των πρωτονίων και

ηλεκτρονίων), αλλά διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον μαζικό

αριθμό (αριθμός νουκλεονίων) λόγω του διαφορετικού αριθμού

νετρονίων.

Αλληλεπιδράσεις Το νετρόνιο μπορεί να συμμετάσχει και στις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση, την

ασθενή πυρηνική, την ισχυρή πυρηνική και τη βαρυτική.

Παρόλο που το νετρόνιο έχει μηδενικό ηλεκτρικό φορτίο, μπορεί να αλληλεπιδράσει ηλεκτρομαγνητικά με δύο τρόπους:

1. το νετρόνιο έχει μαγνητική ροπή της ίδιας τάξης μεγέθους με το πρωτόνιο και

2. συνίσταται από ηλεκτρικά φορτισμένα κουάρκ.

Το νετρόνιο συμμετέχει σε ασθενείς πυρηνικές αλληλεπιδράσεις όπου μετατρέπεται σε πρωτόνιο και ταυτόχρονα παράγεται ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετρίνο του ηλεκτρονίου. Αυτό γίνεται στη διάσπαση βήτα και συμβαίνει για να "αποφορτιστεί" κάποιος ατομικός πυρήνας από την παρουσία πολλών πρωτονίων των οποίων η αμοιβαία απώθηση λόγω ομώνυμου ηλεκτρικού φορτίου καθιστά τον πυρήνα ασταθή.

Επίσης, το νετρόνιο συμμετέχει στη βαρυτική αλληλεπίδραση όπως και κάθε σώμα με μάζα. Ωστόσο, η βαρύτητα είναι τόσο ασθενής και θεωρείται αμελητέα στα περισσότερα πειράματα σωματιδιακής φυσικής.

Η σημαντικότερη αλληλεπίδραση για τα νετρόνια είναι η ισχυρή πυρηνική. Με αυτήν την αλληλεπίδραση συγκρατούνται τα τρία κουάρκ στο νετρόνιο, αλλά και τα νετρόνια και τα πρωτόνια στον πυρήνα.

Ανίχνευση

Ο κοινός τρόπος ανίχνευσης ενός ηλεκτρικά φορτισμένου

στοιχειώδους σωματιδίου, με την παρατήρηση του ίχνους ιονισμού

δε μπορεί να εφαρμοστεί στα νετρόνια άμεσα, εξαιτίας της

απουσίας ηλεκτρικού φορτίου στο νετρόνιο. Τα νετρόνια, τα οποία

σκεδάζονται ελαστικά στα άτομα μπορούν να δημιουργήσουν ίχνος

ιονισμού το οποίο είναι ανιχνεύσιμο, όμως τα πειράματα δεν είναι

απλά στην διεξαγωγή τους. Άλλοι τρόποι, πιο συνήθεις, για την

ανίχνευση των νετρονίων στηρίζονται στο να τους επιτραπεί να

αλληλεπιδράσουν με άλλους ατομικούς πυρήνες.

Μία συνήθης μέθοδος για την ανίχνευση των νετρονίων στηρίζεται

στην μετατροπή της ενέργειας η οποία απελευθερώνεται από τέτοιου

είδους αλληλεπιδράσεις σε ηλεκτρικά σήματα. Πυρήνες 3He, 6Li, 10B, 233U, 235U, 237Np και 239Pu είναι χρήσιμοι για αυτό το σκοπό.

Ο ρόλος του στα Ισότοπα

Ο αριθμός των νετρονίων καθορίζει το ισότοπο ενός στοιχείου. (Για

παράδειγμα, το ισότοπο του άνθρακα-12, έχει 6 πρωτόνια και 6

νετρόνια, ενώ το ισότοπο του άνθρακα-14 έχει 6 πρωτόνια και 8

νετρόνια). Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου τα οποία

έχουν δηλαδή τον ίδιο ατομικό αριθμό, αλλά διαφέρουν μεταξύ τους

ως προς τον μαζικό αριθμό λόγω του διαφορετικού αριθμού

νετρονίων.

Χρήσεις

Το νετρόνιο παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλές πυρηνικές

αντιδράσεις. Για παράδειγμα, η σύλληψη ενός νετρονίου από

κάποιον πυρήνα ατόμου, έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του

μαζικού αριθμού του ατόμου του πυρήνα και συχνά οδηγεί στη

δημιουργία κάποιου ραδιενεργού ισοτόπου. Το φαινόμενο αυτό

ονομάζεται νετρονική ενεργοποίηση (neutron activation). Εξάλλου, η

γνώση της ύπαρξης των νετρονίων και των ιδιοτήτων τους, υπήρξε

σημαντική για την κατανόηση των πυρηνικών αντιδράσεων και την

ανάπτυξη των πυρηνικών όπλων και των πυρηνικών αντιδραστήρων.

Μία χρήση των εκπομπών νετρονίων είναι η ανίχνευση ελαφριών

πυρήνων, ειδικότερα του υδρογόνου το οποίο βρίσκεται στα μόρια

του νερού. Όταν ένα ταχύ νετρόνιο συγκρουστεί με έναν ελαφρύ

πυρήνα, χάνει ένα μεγάλο μέρος της ενέργειάς του. Μετρώντας το

ρυθμό (με τη βοήθεια κατάλληλου ανιχνευτή) με τον οποίο τα

νετρόνια (χαμηλής πια ταχύτητας) επιστρέφουν στον εκπομπό

ύστερα από την ανάκλαση τους στους πυρήνες υδρογόνου, μπορεί

να γίνει η ανίχνευση νερού στο έδαφος.

Παραγωγή Λόγω του γεγονότος ότι τα ελεύθερα νετρόνια είναι ασταθή, μπορούν να

παραχθούν μόνο ύστερα από διασπάσεις πυρήνων, πυρηνικές αντιδράσεις,

και αντιδράσεις υψηλής ενέργειας (όπως στην περίπτωση της σύγκρουσης

πυρήνων σε επιταχυντή).

Η έλλειψη ολικού ηλεκτρικού φορτίου αποτρέπει μηχανικούς και

πειραματικούς επιστήμονες από το να τα επιταχύνουν. Φορτισμένα

σωματίδια μπορούν να επιταχυνθούν, επιβραδυνθούν ή να ανακλαστούν

από ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι δεν έχουν

σχεδόν καμία επίδραση στα νετρόνια (ωστόσο υπάρχει μία μικρή επίδραση

του μαγνητικού πεδίου πάνω σε ελεύθερα νετρόνια λόγω της μαγνητικής

τους ροπής).

Ανακάλυψη Το 1930 οι Walther Bothe και H. Becker στη Γερμανία, βρήκαν πως αν τα

υψηλής ενέργειας σωματίδια άλφα εκπεμπόμενα από το πολώνιο

προσέκρουαν σε συγκεκριμένα ελαφρά στοιχεία (αναφορικά τα Βηρύλλιο,

βόριο, λίθιο), μία ασυνήθιστα διεισδυτική ακτινοβολία παραγόταν. Αρχικά η

ακτινοβολία αυτή πιστευόταν πως ήταν ακτινοβολία γάμμα, παρόλο που

ήταν περισσότερο διεισδυτική από κάθε γνωστή ακτινοβολία γάμμα και τα

αποτελέσματα του πειράματος ήταν πολύ δύσκολο να ερμηνευτούν βάση

αυτής της υπόθεσης. Η επόμενη μεγαλύτερη συνεισφορά αναφέρθηκε το

1932 από τους Irène Joliot-Curie και Frédéric Joliot στο Παρίσι. Έδειξαν πως

όταν αυτή η άγνωστη ακτινοβολία προσέπιπτε σε παραφίνη ή κάθε άλλη

ουσία η οποία περιείχε υδρογόνο παράγονταν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας.

Αυτό δεν ήταν ασύμβατο με την υποθετική φύση ακτινοβολίας γάμμα αλλά η

ποσοτική ανάλυση των δεδομένων ήταν δύσκολο να προσαρμοστεί σε αυτή

την υπόθεση. Τελικά, αργότερα, το 1932, ο φυσικός Τζέιμς Τσάτουικ στην

Αγγλία πραγματοποίησε μια σειρά από πειράματα αποδεικνύονταν πως η

υπόθεση της ακτινοβολίας γάμμα ήταν αβάσιμη. Πρότεινε ότι η νέα αυτή

ακτινοβολία αποτελούνταν από αφόρτιστα σωματίδια με μάζα παραπλήσια

του πρωτονίου, και πραγματοποίησε μια νέα σειρά από πειράματα που

αποδείκνυαν την υπόθεση του. Αυτά τα αφόρτιστα σωματίδια τα ονόμασε

τελικά νετρόνια.

Αντινετρόνιο

Το αντινετρόνιο είναι το αντισωματίδιο του νετρονίου.

Ανακαλύφθηκε από τον Bruce Cork το 1956, ένα χρόνο μετά την

ανακάλυψη του αντιπρωτονίου. Η CPT-θεωρία επιβάλλει αυστηρούς

περιορισμούς στις σχετικές ιδιότητες μεταξύ των σωματιδίων και

των αντισωματιδίων τους προβλέποντας διαφορά μάζας μεταξύ

νετρονίου και αντινετρονίου ίση με 6×10−12eV/c.

Ηλεκτρόνιο

Το ηλεκτρόνιο είναι ένα από τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια της ύλης, το οποίο φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Είναι λεπτόνιο με σπιν 1/2 και μάζα 1,836 × 103 φορές μικρότερη από το πρωτόνιο. Τα ηλεκτρόνια μαζί με τους ατομικούς πυρήνες σχηματίζουν τα άτομα. Τα ηλεκτρόνια μπορεί να θεωρηθεί πως περιστρέφονται ταχύτατα γύρω από τον πυρήνα των ατόμων σε συγκεκριμένες, ομοεστιακές και μη συμπίπτουσες ενεργειακές τροχιές, τις στοιβάδες, όπως περίπου οι πλανήτες σε ένα ηλιακό σύστημα. Ο εκάστοτε αριθμός και η διάταξη των ηλεκτρονίων στις ατομικές ενεργειακές στοιβάδες καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες των στοιχείων, ενώ η παγίδευσή τους σε τροχιές γύρω από πυρήνες και γειτονικών ατόμων, σε επιτρεπόμενες στοιβάδες, δημιουργεί τους χημικούς δεσμούς. Σήμερα δεν θεωρείται πως τα ηλεκτρόνια περιφέρονται πραγματικά στις τροχιές που καθορίζουν ενεργειακά οι στοιβάδες αλλά πως βρίσκονται σε θέσεις που δεν είναι δυνατό να είναι απόλυτα γνωστές και έχουν σχήμα νέφους πιθανοτήτων. Ακόμα και στην περίπτωση που έχουμε ένα ηλεκτρόνιο γύρω από ένα πρωτόνιο, (δηλαδή σε ένα άτομο υδρογόνου), το ηλεκτρόνιο περιγράφεται ως ένα νέφος γύρω από τον πυρήνα που είναι πιο πυκνό κοντά στην απόσταση της στοιβάδας που του αναλογεί ενεργειακά. Η ροή ηλεκτρονίων μέσω αγωγού δημιουργεί το ηλεκτρικό ρεύμα.

Ιδιότητες

Το ηλεκτρόνιο έχει το μικρότερο, ελεύθερο στην φύση, γνωστό

ηλεκτρικό φορτίο: 2,803 × 10 −10 ηλεκτροστατικές μονάδες, ή 1,602 ×

10−19 κουλόμπ. Η μάζα του είναι 9,1094 × 10−31 χιλιόγραμμα. Αν το

ηλεκτρόνιο θεωρηθεί σφαίρα η λεγόμενη κλασικιστική ακτίνα του

σύμφωνα με την σχετικιστική φυσική και αγνοώντας τις

κβαντομηχανικές επιδράσεις ισούται με [8], αν και πειράματα

της κβαντομηχανικής έδειξαν ότι η πραγματική ενδεχόμενη ακτίνα

του αν θεωρηθεί μπάλα είναι πολύ μικρότερη, της τάξης μεγέθους

των .

Ιστορία

Ο όρος «ηλεκτρόνιο» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1891 από

τον Τζορτζ Τζονστόουν Στόνι, ο οποίος τον παρήγαγε από τον όρο

«ηλεκτρική δύναμη» που είχε ορίσει περίπου 300 χρόνια πριν ο

Γουίλιαμ Γκίλμπερτ. Το ηλεκτρόνιο ανακαλύφθηκε πειραματικά το

1894 από τον Τζόζεφ Τζον Τόμσον στο εργαστήριο Κάβεντις του Κέμπριτζ,

μετρώντας το λόγο φορτίου/μάζας του ηλεκτρονίου. Τα αποτελέσματα της

έρευνάς του παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά στο Βασιλικό Ινστιτούτο της

Μεγάλης Βρετανίας την Παρασκευή, 30 Απριλίου του 1897. Για την

ανακάλυψή του αυτή ο Τόμσον βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής το

1906.Το 1909 ο Ρόμπερτ Μίλικαν μέτρησε το φορτίο του ηλεκτρονίου με το

πείραμα των σταγονιδίων λαδιού και έδειξε ότι το ηλεκτρικό φορτίο είναι

κβαντωμένο, δηλαδή εμφανίζεται στη φύση σε διακριτές ποσότητες.

Ηλεκτρονική στοιβάδα

Ηλεκτρονική στοιβάδα ονομάζεται η περιοχή κίνησης ενός ηλεκτρονίου ενός ατόμου, που καθορίζεται από την ενέργεια με την οποία το ηλεκτρόνιο συμμετέχει δομικά στο άτομο, η οποία με τη σειρά της καθορίζει την απόσταση του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα του ατόμου. Η στοιβάδα είναι χαρακτηριστικό προσδιορισμού ενός ηλεκτρονίου και αντιστοιχεί στον κύριο κβαντικό αριθμό . Οι στοιβάδες είναι στοιχείο της δομής του ατόμου. Το πλήθος των υποστοιβάδων κάθε στοιβάδας εξαρτάται από την ίδια τη στοιβάδα.

Μέχρι σήμερα έχουν εντοπιστεί εφτά στοιβάδες οι οποίες ονομάζονται K, L, M, N, O, P, Q με αντίστοιχους κύριους κβαντικούς αριθμούς n=1, n=2, n=3, n=4, n=5, n=6, n=7 κατά σειρά από την εγγύτερη στην πιο απομακρυσμένη από τον πυρήνα στοιβάδα. Κάθε στοιβάδα χαρακτηρίζεται από μία μέση απόσταση από τον πυρήνα, έχει δηλαδή σχήμα σφαίρας με κέντρο τον πυρήνα. Ο ηλεκτρονιακός χημικός τύπος αναπαριστά τις στοιβάδες με επίκεντρους στον πυρήνα κύκλους, πάνω στους οποίους αναπαριστώνται τα ηλεκτρόνια τα οποία έχει κάθε στοιβάδα. Η κάθε στοιβάδα χωρίζεται σε υποστοιβάδες. Όσο πιο απομακρυσμένη από τον πυρήνα είναι μία στοιβάδα σε τόσο περισσότερες υποστοιβάδες χωρίζεται. Σε κάθε στοιβάδα μπορούν να υπάρξουν συγκεκριμένος αριθμός ηλεκτρονίων ο οποίος ισούται με . Αν σε μια στοιβάδα υπάρχει ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων, τότε αυτή λέγεται συμπληρωμένη.

Κατανομή των ηλεκτρονίων σε στοιβάδες

Το κάθε άτομο τείνει να κατανείμει τα ηλεκτρόνια με βάση τη

θεμελιώδη κατάστασή του, δηλαδή την κατανομή στην οποία το

άτομο έχει ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο και επιπλέον η συνολική

δυναμική ηλεκτρική ενέργεια του κάθε ζεύγους ηλεκτρόνιου-πυρήνα

είναι η ελάχιστη δυνατή. Έτσι, θεωρώντας ότι ένα άτομο βρίσκεται

στη θεμελιώδη κατάσταση ο αριθμός των ηλεκτρονίων του ισούται

με τον ατομικό αριθμό. Έπειτα, τα ηλεκτρονια τείνουν να

καταλαμβάνουν θέσεις στις εγγύτερες κατά το δυνατόν στοιβάδες. Η

κατανομή των ηλεκτρονίων σε στοιβάδες εξαρτάται και από τις

υποστοιβάδες, αλλά σίγουρα οι συμπληρωμένες στοιβάδες είναι οι

εγγύτερες στον πυρήνα, ενώ μετά την τελευταία συμπληρωμένη

στοιβάδα ο αριθμός των ηλεκτρονίων μειώνεται ανά στοιβάδα

καθώς η κατανομή απομακρύνεται από τον πυρήνα.

ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΟΙ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ

Δεσμοί είναι οι τρόποι με τους οποίους τα άτομα συνδέονται

μεταξύ τους για να σχηματίσουν μόρια.

Προσέξτε και αυτό

Τα στοιχεία όταν σχηματίζουν χημικές ενώσεις παρουσιάζουν την

τάση να αποκτήσουν δομή ευγενών αερίων (οκτώ ηλεκτρόνια στην

εξωτερική στιβάδα) KANONAΣ ΤΩΝ ΟΚΤΩ διότι η δομή των οκτώ

ηλεκτρονίων δίδει σταθερότητα στο άτομο.

ΕΙΔΗ ΔΕΣΜΩΝ

ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ

ΑΜΕΤΑΛΛΟ+ ΜΕΤΑΛΛΟ ΑΜΕΤΑΛΛΟ+ΑΜΕΤΑΛΛΟ

ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ

Σχηματίζεται με την μεταφορά ηλεκτρονίων από άτομο σε

άτομο, οπότε αυτά γίνονται ιόντα με αντίθετο φορτίο (+ και -

), έλκονται και συγκρατούνται σε ορισμένη, μεταξύ τους

απόσταση με ηλεκτροστατικές δυνάμεις Coulomb.

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΙΟΝΤΙΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ

Το νάτριο έχει ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική στιβάδα

Το χλώριο έχει 7 ηλεκτρόνια

Na - e Na + κατιόν νατρίου

Cl + e Cl- ανιόν χλωρίου

Γίνεται μεταφορά ηλεκτρονίων από το νάτριο στο χλώριο

ΣΗΜΕΙΩΣΗ

Τα μέταλλα έχουν στην εξωτερική τους στιβάδα 1 ή 2 ή 3 ηλεκτρόνια τα οποία

διώχνουν για να σχηματίσουν κατιόντα και να συμπληρώσουν την εξωτερική τους

στιβάδα

Tα αμέταλλα έχουν 5,6,7 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα και έτσι

προσλαμβάνουν αντίστοιχα 3,2,1 ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν ανιόντα και να

συμπληρώσουν την εξωτερική τους στιβάδα

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: Τα μέταλλα δίδουν ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε

κατιόντα τα αμέταλλα παίρνουν ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε

ανιόντα

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΙΟΝΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

Στερεά κρυσταλλικά σώματα

Έχουν ψηλά σημεία τήξεως και ζέσεως

Μεγάλος αριθμός ιοντικών ενώσεων διαλύονται στο νερό

Τα διαλύματα και τα τήγματα τους είναι αγωγοί του ηλεκτρικού

ρεύματος

ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ

Ομοιοπολικός δεσμός είναι οι δυνάμεις έλξης μεταξύ των πυρήνων

και των κοινών ζευγών ηλεκτρονίων τα οποία σχηματίζονται με

αμοιβαία εισφορά ηλεκτρονίων από τα δύο άτομα.

Οι πυρήνες των διαφόρων ατόμων έχουν διαφορετική ικανότητα

να έλκουν τα κοινά ζεύγη των ηλεκτρονίων μέσα στο μόριο. Η

ικανότητα αυτή ονομάζεται ηλεκτροαρνητικότητα.

ΕΙΔΗ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ

Πολικος –Μη πολικος

Τα άτομα της ιδίας ηλεκτροαρνητικότητας σχηματίζουν

ομοιοπολικούς μη πολικούς δεσμούς. Τα άτομα διαφορετικής

ηλεκτροαρνητικότητας σχηματίζουν ομοιοπολικούς πολικούς

δεσμούς.

Παραδειγματα ομοιοπολικων δεσμων

H2 απλός ομοιοπολικός μη πολικός δεσμός (ένα κοινό

ζευγάρι ηλεκτρονίων)

O2 διπλός ομοιοπολικός απολικός δεσμός ( δύο κοινά

ζευγάρια ηλεκτρονίων)

CH4 τέσσερις απλοί ομοιοπολικοί μη πολικοί δεσμοί

4.H2O δύο απλοί ομοιοπολικοί πολικοί δεσμοί

Ιδιοτητες ομοιοπολικων δεσμων

• Μπορεί να είναι στερεές, υγρές ή αέριες

• Τα σημεία τήξεως και ζέσεως είναι χαμηλά σε σύγκριση με

αυτά των ιοντικών ενώσεων

• Οι ομοιοπολικές ενώσεις με πολικότητα, διαλύονται στο

νερό ενώ οι μη πολικές ενώσεις δεν διαλύονται στο νερό

• Μόνο τα υδατικά διαλύματα των ομοιοπολικών πολικών

ενώσεων είναι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΠΛΑΣΤΙΚΑ

Ο όρος πλαστικό είναι κοινή ονομασία που χρησιμοποιείται

για να περιγράψει μια ευρεία ποικιλία συνθετικών ή

ημισυνθετικών οργανικών στερεών υλικών. Τα πλαστικά είναι

σχεδόν αποκλειστικά πολυμερή μεγάλου μοριακού βάρους, εξ

ου και η ονομασία πολλών εξ αυτών φέρει το πρόθεμα πολύ-,

και που μπορεί να περιέχουν πρόσθετα, οργανικά ή μη , για

βελτίωση των ιδιοτήτων τους (μηχανική αντοχή, εμφάνιση,

χρώμα κλπ.). Κύριο συστατικό παρασκευής τους είναι η

συνθετικές ρητίνες που διακρίνονται σε “εποξειδικες”

“ακρυλικες”.

Υπάρχει ιδιαίτερα μεγάλο πλήθος εντελώς

διαφορετικών μεταξύ τους πλαστικών, ωστόσο μπορούμε να τα

κατατάξουμε σε δύο κατηγορίες. Τα θερμοπλαστικά είναι πολυμερή

που αποκτούν μεγαλύτερη πλαστικότητα, δηλαδή ευκολία στο να

παραμορφωθούν και να αποκτήσουν το σχήμα που επιθυμούμε,

κάθε φορά που θερμαίνονται. Στα θερμοσκληρυνόμενα κατά την

πρώτη θέρμανση και ανάμιξη των συστατικών τους προκαλείται

πολυμερισμός και σκλήρυνση κατά τρόπο μη αντιστρεπτό. Δηλαδή

τα θερμοσκληρυνόμενα μετά την πήξη τους δεν δύνανται να

μορφοποιηθούν περαιτέρω

Ο Αλεξάντερ Παρκς (Alexander Parkes) παρασκεύασε το

πρώτο πλαστικό πολυμερές το 1855. Ο Ουάλλας Κάροδερς (Wallace

Carothers) παρασκεύασε το συνθετικό πλαστικό "Νάυλον" (Nylon) το

1935 στα εργαστήρια της εταιρίας DuPon.

Η αυξημένη αποδοχή των πλαστικών από τους

καταναλωτές και τη βιομηχανία οφείλεται στα ξεκάθαρα πλεονεκτήματα που αυτά παρουσιάζουν έναντι των άλλων υλικών.

Το χαμηλό τους βάρος και οι μικρές απαιτήσεις σε υλικά είναι κατά

πολλούς το σημαντικότερό τους προσόν. Σε σύγκριση π.χ. με ένα

γυάλινο μπουκάλι, ένα πλαστικό ίδιου όγκου έχει μόλις το ένα

όγδοο του βάρους. Επίσης, έχουν καλές μηχανικές αντοχές, δεν

αφήνουν το νερό να περάσει και είναι πολύ φθηνά, γεγονός που τα

έχει κάνει πολύ δημοφιλή στους καταναλωτές. Από την άλλη τα

χαμηλά κόστη παραγωγής, οι εξίσου μικρές απαιτήσεις σε πρώτες

ύλες και ενέργεια, οι απλές παραγωγικές διαδικασίες και η μεγάλη

ποικιλία των πλαστικών βοήθησαν να αναπτυχθεί μια ακμάζουσα

βιομηχανία γύρω από την παραγωγή τους, η οποία, με την επιστήμη

των πλαστικών, βρίσκει συνεχώς νέες χρήσεις και νέα υλικά για να

ικανοποιήσουν ολοένα αυξανόμενες ανάγκες.

Όλα τα πλαστικά δεν είναι ίδια. Υπάρχουν διάφορα

είδη, ανάλογα με τη βασική τους μονάδα. Για παράδειγμα, το ΡΕΤ,

το πλαστικό που χρησιμοποιείται στα μπουκάλια του νερού διαφέρει

από το Πολυαιθυλένιο που χρησιμοποιείται στις πλαστικές

σακούλες και τα δύο με τη σειρά τους είναι πολύ διαφορετικά από

το nylon ή το πολυστυρένιο (αφρολέξ). Τα πλαστικά, εκτός από τη

σύσταση διαχωρίζονται και από το πώς αντιδρούν στη θέρμανση.

Έχουμε έτσι τα θερμοπλαστικά, τα οποία λιώνουν με θέρμανση

(όπως για παράδειγμα τα πλαστικά μπουκάλια ή τα τάπερ) και τα

θερμοσκληρυνόμενα, τα οποία, όπως δηλώνει και το όνομά τους,

σκληραίνουν (π.χ. τα ελαστικά των αυτοκινήτων). Μια άλλη

κατηγορία πλαστικών είναι τα ελαστομερή (π.χ. λαστιχάκια). Εδώ

πρέπει να διαχωρίσουμε τον όρο πολυμερές από το πλαστικό. Όταν

λέμε πολυμερές, αναφερόμαστε στα μακρομόρια, ενώ με τον όρο

«πλαστικό» εννοούμε το τελικό προϊόν στο οποίο έχουν μπει

πρόσθετα σταθεροποιητές, αντιοξειδωτικά ή χρώματα.

Αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει συμφωνία για το χρόνο που

απαιτείται για να αποδομηθούν πλήρως τα πλαστικά που πετάμε στα

σκουπίδια μας. Υπάρχουν εκτιμήσεις, οι οποίες μιλάνε και για

περισσότερα από 500 χρόνια για τα κοινά πλαστικά. Αυτός είναι ένας

από τους μεγαλύτερους κινδύνους που δημιουργούν τα πλαστικά

για το περιβάλλον. Τα πλαστικά που μένουν στους ΧΥΤΑ ή, ακόμα

χειρότερα, στις χωματερές ή τη φύση, παραμένουν εκεί για μεγάλο

χρονικό διάστημα χωρίς να διασπώνται. Ακόμα, τα πρόσθετα που

υπάρχουν διαχέονται μέσα από το πλαστικό και μπορούν να

δημιουργήσουν περιβαλλοντικά προβλήματα. Επίσης, στην

περίπτωση πυρκαγιάς σε μία χωματερή, η καύση πλαστικών υλικών

μπορεί να προκαλέσει την έκλυση τοξικών αερίων (π.χ. η

ανεξέλεγκτη καύση PVC ενδέχεται να προκαλέσει εκπομπές

διοξινών). Κίνδυνος από τα πλαστικά, όταν αυτά απορριφθούν στη

φύση, υπάρχει και για τα άγρια ζώα, τα οποία τραυματίζονται και

πολλές φορές πεθαίνουν από αυτά. Τέλος, να μην ξεχνάμε ότι η

πλειονότητα των πλαστικών παράγεται από κλάσματα του

πετρελαίου, το οποίο είναι μη ανανεώσιμος πόρος.

Οι ποσότητες των πλαστικών που παράγονται κάθε

χρόνο ξεπερνούν τους 250 εκατομμύρια τόνους και η ζήτηση για

αυτά συνεχώς αυξάνεται. Ένα πολύ σημαντικό ποσοστό αυτών

προορίζεται για χρήσεις με μικρό χρόνο ζωής όπως π.χ. για

συσκευασίες προϊόντων. Δεδομένων των κινδύνων που

παρουσιάζουν τα πλαστικά είναι πολύ σημαντικό αυτά να μην

καταλήγουν στο περιβάλλον.

Σήμερα, οι καταναλωτές, εμείς, πετάμε πολύ εύκολα τα

πλαστικά υλικά μας (κυρίως τις συσκευασίες) στα σκουπίδια,

αγνοώντας ότι μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές επιπτώσεις στο

περιβάλλον αλλά και ότι αποτελούν χρήσιμη πρώτη ύλη για τη

βιομηχανία πλαστικών. Η ανακύκλωση των πλαστικών είναι κάτι

στο οποίο μπορούμε πολύ εύκολα να βοηθήσουμε. Όλες οι

πλαστικές συσκευασίες έχουν πάνω τους μια ειδική σήμανση που

δείχνει από τι υλικό είναι φτιαγμένες και βοηθάει τον εργάτη στα

ΚΔΑΥ να τις ξεχωρίσει. Αυτό έχει μεγάλη σημασία γιατί, δυστυχώς,

τα διαφορετικά πλαστικά σπάνια μπορούν να αναμιχθούν μεταξύ

τους κατά την ανακύκλωσή τους. Η ανακύκλωση γίνεται συνήθως

με μηχανικά μέσα και ανάτηξη για δημιουργία νέων προϊόντων,

αφού πρώτα έχουν απομακρυνθεί οι προσμίξεις (ετικέτες, γυαλιά,

υπολείμματα). Πιο αποδοτική, αλλά σαφώς δυσκολότερη, είναι η

χημική ανακύκλωση, στην οποία το πολυμερές σπάει στα δομικά

του στοιχεία, τα μονομερή, διαχωρίζεται και χρησιμοποιείται στη

συνέχεια εκ νέου για την παραγωγή νέων πολυμερών. Αυτή η

μέθοδος εφαρμόζεται αυτή τη στιγμή σε περιορισμένο βαθμό, όπως

π.χ. στο εργοστάσιο ανακύκλωσης PVC στη Ferrara της Ιταλίας.

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ-ΠΟΛΥΜΕΡΗ

1.Πολυμερή

Τα πολυμερή είναι ενώσεις οι οποίες συνίστανται από πολύ

μεγάλα μόρια τα οποία είναι φτιαγμένα από ένα μεγάλο

αριθμό επαναλαμβανόμενων υπομονάδων. Η μοριακή αυτή

(υπο)μονάδα, η οποία χρησιμοποιείται στη σύνθεση του

πολυμερούς, ονομάζεται μονομερές και οι αντιδράσεις μέσω

των οποίων το μονομερές ενώνεται προς το μεγαλομόριο

λέγονται αντιδράσεις πολυμερισμού. Ο ορισμός αυτός αφορά

τα λεγόμενα πολυμερή προσθήκης, μια και αυτά παράγονται

από αντιδράσεις σύνθεσης ή προσθήκης. Μία δεύτερη

περίπτωση πολυμερών είναι τα λεγόμενα πολυμερή

συμπύκνωσης τα οποία παράγονται από αντιδράσεις

συμπυκνώσεως.

2.ΠΛΑΣΤΙΚΑ

Όταν λέμε την λέξη πλαστικό συνήθως εννοούμε το

πολυμερές με τις εξής ιδιότητες: έχουν χαµηλή αντοχή και

σκληρότητα, είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας και του

ηλεκτρισμού, παραμορφώνονται υπό την επίδραση μιας

δύναμης, δεν εχουν μεγάλη θερμική αντοχή, έχουν χαμηλές

πυκνότητες (βάρος) και έχουν µερικές ειδικές ιδιότητες

(εύκαμπτα, διάφανα). Η βιοδιάσπαση των πλαστικών δεν

εξαρτάται μόνο από την πρώτη ύλη παραγωγής τους, αλλά

από τη χημική δομή τους και την σύνθεσή τους. Για αυτό το

λόγο τα βιοαποικοδομήσιμα πλαστικά μπορεί να

προέρχονται από φυσικά ή από συνθετικά πολυμερή. Τα

«περιβαλλοντικά διασπώμενα πολυμερή» χωρίζονται σε

κατηγορίες ανάλογα με το μηχανισμό διάσπασής τους, οι

οποίες είναι οι εξής:

Τα βιοδιασπώμενα πολυμερή διασπώνται υπό ειδικές

συνθήκες ζύμωσης, σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και

βιομάζα.

Τα κομποστοποιήσημα πολυμερή τοποθετούνται στον

κάδο κομποστοποίησης μαζί με τα υπόλοιπα οργανικά

απορρίμματα για την δημιουργία λιπάσματος.

Τα υδρο-βιοδιασπώμενα πολυμερή διασπώνται μέσω

υδρόλυσης και είναι εκείνα που περιέχουν άμυλο ή

παράγωγά του σε υψηλό ποσοστό.

Τα φωτο-διασπώμενα πολυμερή διασπώνται μόνο με

την επίδραση ηλιακής ακτινοβολίας.

Τα φωτο- βιοδιασπώμενα πολυμερή, αντιθέτως, δεν

απαιτούν τη συνεχή παρουσία φωτός. Η τεχνολογία τους

βασίζεται στην προσθήκη μικρής ποσότητας «διασπαστή» ο

οποίος εισαγόμενος στο πλαστικό κατά τη διαδικασία

παραγωγής της πρώτης ύλης αλλάζει τη συμπεριφορά του

πλαστικού. Τα φωτο-βιοδιασπώμενα πλαστικά, αφού

εκτεθούν για κάποιο διάστημα στον ήλιο, ακόμη και με την

ταφή, θα αποικοδομηθούν με την βοήθεια βακτηρίων και

μυκήτων καθώς προηγούμενα ο «διασπαστής» έχει

διασπάσει τα μακρομόρια του πλαστικού σε άλλα μικρότερα.