From DNA to Silly Putty: The diverse world of polymers - Jan Mattingly

من الحمض النووي للـ"سيلي بوتي"، العالم المتنوع للبوليمرات - جان ماتينجلي

المترجم: Abd Al-Rahman Al-Azhurry المدقّق: Anwar Dafa-Alla

What do silk,

ما الرابط المشترك بين الحرير

DNA,

wood,

والحمض النووي

والخشب

balloons,

والبالونات

and Silly Putty all have in common?

ولعبة الـ "سيلي بوتي"؟

They're polymers.

جميعهم بوليمرات.

Polymers are such a big part of our lives

البوليمرات تشغل حيزاً كبيراً من حياتنا

that it's virtually impossible

لدرجة أنه من المستحيل افتراضياً

to imagine a world without them,

أن نتخيل العالم بدونهم،

but what the heck are they?

ولكن ما هي البوليمرات؟

Polymers are large molecules

البوليمرات هي جزيئات كبيرة

made of small units called monomers

مصنوعة من وحدات صغيرة تدعى بالـ"مونوميرات"

linked together like the railroad cars from a train.

متصلةً ببعضها البعض كعربات السكك الحديدية في القطار.

Poly means many,

"بولي" تعني العديد،

and mono means one,

و "مونو" تعني واحد،

and mers or mero means parts.

و "ميرز" أو "ميرو" تعني الأجزاء.

Many polymers are made by repeating

العديد من البوليمرات مكونة من تكرار

the same small monomer over and over again

نفس الـ"مونوميرات" مراراً

while others are made from two monomers

بينما غيرها مكونة من اثنين من المونوميرات

linked in a pattern.

متصلين بنمط معين.

All living things are made of polymers.

كل الأحياء مكونة من البوليمرات.

Some of the organic molecules in organisms

بعض الجزيئات العضوية في الكائنات الحية

are small and simple,

صغيرة وبسيطة،

having only one of a few functional groups.

متضمنة واحدة من المجموعات الوظيفية القليلة.

Others, especially those that play structural roles

والبقية، خصوصاً تلك التي تلعب دوراً هيكلياً

or store genetic information,

أو تخزن معلومات وراثية،

are macromolecules.

هي جزيئات ضخمة.

In many cases, these macromolecules are polymers.

في العديد من الحالات، هذه الجزيئات الضخمة هي بوليمرات.

For example, complex carbohydrates

على سبيل المثال، الكربدوهيدرات المعقدة

are polymers of simple sugars,

هي بوليمرات من السكر البسيط،

proteins are polymers of amino acids,

والبروتينات هي بوليمرات من الأحماض الأمينية،

and nucleic acids, DNA and RNA,

والأحماض النووية الـ"DNA" و الـ"RNA"،

which contain our genetic information,

والتي تحتوي على معلوماتنا الوراثية،

are polymers of nucleotides.

هي بوليمرات من النيوكليوتيدات.

Trees and plants are made

الأشجار والنباتات مكونة

of the polymer cellulose.

من بوليمر السلولوز.

It's the tough stuff you find in bark and stems.

تلك المادة القاسية التي تجدها في لحاء الشجر وساق النبات.

Feathers,

الريش،

fur,

hair,

الفراء،

الشعر،

and fingernails

والأظافر

are made up of the protein keratin,

مكونة من بروتين الكيراتين،

also a polymer.

وهو أيضاً بوليمر.

It doesn't stop there.

ولا يتوقف الأمر عند هذا الحد.

Did you know that the exoskeletons

هل تعلم أن الهياكل الخارجية

of the largest phylum in the animal kingdom,

لأكبر شعبة في المملكة الحيوانية

the arthropods,

الفقاريات

are made of the polymer chitin?

مكونة من بوليمر الكيتين ؟

Polymers also form the basis

البوليمرات تكوِّن أيضاً أساس

for synthetic fibers, rubbers, and plastics.

الألياف الاصطناعية والمطاط والبلاستيك.

All synthetic polymers are derived from petroleum oil

كل البوليمرات الصناعية مشتقة من الزيوت البترولية

and manufactured through chemical reactions.

وتصنع من خلال تفاعلات كيميائية.

The two most common types of reactions

النوعين الأكثر استخداماً من التفاعلات

used to make polymers

التي تستخدم لصناعة البوليمرات

are addition reactions

هما تفاعلات الإضافة

and condensation reactions.

وتفاعلات التكاثف.

In addition reactions,

في تفاعلات الإضافة

monomers simply add together to form the polymer.

تضاف المونوميرات فوق بعضها لتكون بوليمر.

The process starts with a free radical,

تبدأ العملية مع الجذور الحرة،

a species with an unpaired electron.

وهي من الأنواع التي تحتوي على إلكترون غير مقترن.

The free radical attacks

يهاجم الجذر الحر

and breaks the bonds to form new bonds.

ويفصم الروابط ليشكل روابط جديدة.

This process repeats over and over

تتكرر هذه العملية مراراً

to create a long-chained polymer.

لتشكيل بوليمر ذو سلسلة طويلة.

In condensation reactions,

في تفاعلات التكاثف

a small molecule, such as water,

جزيء صغير مثل الماء

is produced with each chain-extending reaction.

يُنتج من كل تفاعل تمدد للسلسلة.

The first synthetic polymers

أولى البولميرات الاصطناعية

were created by accident

صُنعت بالخطأ

as by-products of various chemical reactions.

كناتج ثانوي لعدة تفاعلات كيميائية.

Thinking they were useless,

نتيجة لاعتقادهم بأنه لا فائدة منها

chemists mostly discarded them.

كان الكيميائيون يتخلصون منها معظم الأوقات.

Finally, one named Leo Baekeland

في نهاية الأمر ، قرر أحدهم المسمى ليو بايكلاند

decided maybe his useless by-product

أنه من الممكن أن لا يكون هذا الناتج الثانوي العديم الفائدة

wasn't so useless after all.

عديم الفائدة كثيراً .

His work resulted in a plastic

نتج عن عمله البلاستيك

that could be permanently squished into a shape

والذي من الممكن أن يشكل بالضغط بشكل دائم

using pressure and high temperatures.

باستعمال الضغط والحرارة المرتفعة.

Since the name of this plastic,

وبما أن اسم هذا البلاستيك

polyoxybenzylmethylenglycolanhydride,

بوليوكسيبينزيلميثيمينجليكولانهايدرايد

wasn't very catchy,

لم يكن جذاباً جداً

advertisers called it Bakelite.

فأطلق المعلنين عليه اسم البيكلايت.

Bakelite was made into telephones,

تم استعمال البيكلايت في الهواتف

children's toys,

وألعاب الأطفال

and insulators for electrical devices.

والعوازل في الأجهزة الكهربائية.

With its development in 1907,

ومع تطوره في عام 1907

the plastics industry exploded.

توسعت صناعة البلاستيك.

One other familiar polymer, Silly Putty,

من البوليمرات المعروفة أيضاً ، لعبة الـ "سيلي بوتي"

was also invented by accident.

اخترعت أيضاً بطريق الصدفة.

During World War II,

أثناء الحرب العالمية الثانية

the United States was in desperate need

كانت الولايات المتحدة في حاجة ماسة إلى

of synthetic rubber to support the military.

المطاط الاصطناعي لدعم جيشها.

A team of chemists at General Electric

حاول فريق من الكيميائيين في "جينرال إليكتريك"

attempted to create one

أن يصنعوا واحداً

but ended up with a gooey, soft putty.

ولكن انتهى بهم الأمر بمعجون لزج ولين.

It wasn't a good rubber substitute,

لم يكن بديلاً مناسباً للمطاط

but it did have one strange quality:

ولكن كان فيه صفة غريبة:

it appeared to be extremely bouncy.

تبين أنه نطاط للغاية.

Silly Putty was born!

ومن هنا نشأ الـ"سيلي بوتي".

Synthetic polymers have changed the world.

غير البوليمر الاصطناعي العالم.

Think about it.

فلتفكر بالأمر.

Could you imagine getting through a single day

هل يمكنك أن تتخيل قضاء يومٍ واحد

without using plastic?

بدون استخدام البلاستيك ؟

But polymers aren't all good.

ولكن ليست كل البوليمرات جيدة.

Styrofoam, for example, is made mainly of styrene,

الـ"ستايروفوم" على سبيل المثال ، مكون بشكل أساسي من الـ"ستايرين"

which has been identified as a possible carcinogen

والذي تم تشخيصه كمادة محتمل أنها مسرطنة

by the Environmental Protection Agency.

من قبل وكالة حماية البيئة .

As Styrofoam products are being made,

وبينما تصنع منتجات الـ"ستايروفوم"

or as they slowly deteriorate in landfills or the ocean,

أو تتلف في المكبات أو المحيطات

they can release toxic styrene

فهي تطلق الـ"ستايرين" السام

into the environment.

في البيئة.

In addition, plastics that are created

بالإضافة إلى ذلك ، فالبلاستيك الذي يصنع

by addition polymerization reactions,

بتفاعلات الإضافة

like Styrofoam,

كالـ"ستايروفوم"

plastic bags,

والأكياس البلاستيكية

and PVC,

وأنابيب الـ"PVC"

are built to be durable and food-safe,

مصنوعة لتكون متينة وآمنة لحفظ الطعام

but that means that they don't break down

لكن هذا يعني أنها لا تتحلل

in the environment.

في البيئة.

Millions of tons of plastics

ملايين الأطنان من البلاستيك

are dumped into landfills every year.

ترمى في المكبات سنوياً.

This plastic doesn't biodegrade,

هذا البلاستيك لا يتحلل

it just breaks down

لكنه فقط ينقسم

into smaller and smaller pieces,

إلى أجزاء صغيرة

affecting marine life

مؤثراً على الحياة البحرية

and eventually making their way back to humans.

وفي نهاية الأمر يعود مجدداً إلى الإنسان.

Polymers can be soft or hard,

يمكن أن تكون البوليمرات قاسية أو ناعمة

squishy or solid,

إسفنجية أو صلبة

fragile or strong.

ضعيفة أو قوية.

The huge variation between

التنوع الكبير في

means they can form

الوسائل التي يمكنها أن تكون

an incredibly diverse array of substances,

مجموعة متنوعة جداً من المكونات

from DNA

بدءً بالأحماض النووية

to nylon stockings.

وانتهاءً بجوارب النايلون.

Polymers are so useful

البوليمرات مفيدة جداً

that we've grown to depend on them every day.

لدرجة أننا نعتمد عليها يومياً.

But some are littering

ولكن البعض منها يملأ

our oceans, cities, and waterways

محيطاتنا ومدننا وطرقنا المائية

with effects on our health

بتأثيرات على صحتنا

that we're only beginning to understand.

لا نعرف عنها إلا البدايات.