ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Свойства и строение натурального каучука из "Общая технология синтетических каучуков Издание 3" Млечный сок—латекс, собираемый из надрезов коры гевеи, представляет собой жидкость, по внешнему виду напоминающую обыкновенное молоко. Цвет латекса белый, со слабым желтым, розовым или сероватым оттенком. Молоко, как известно, содержит капельки жира, взвешенные в воде латекс же представляет собой взвесь мельчайших частиц каучука в водной среде (серуме). В латексе бразильской гевеи содержится около 35% каучука и 60% воды, остальное—различные примеси (белки, смолы, сахар, зола). При помощи радиоактивного углерода (методом меченых атомов ) было показано, что каучук в растениях может образовываться, в частности, из сахара. [c.9] Частицы натурального латекса не сплошные твердые шарики. Они имеют три слоя (рис. 2) внешний (защитная оболочка, состоящая из смол и простых белков—протеинов) средний, представляющий собой упругий гель-каучук, и внутренний слой (ядро)—полужидкий, вязкий золь-каучук. [c.9] Микрофотография латекса гевеи. [c.10] Несмотря на малый размер, глобулы каучука в латексе все же огромны по сравнению с молекулами. Поперечник молекул-гигантов белка измеряется миллионными долями миллиметра, тогда как диаметр каучуковых частиц, взвешенных в латексе, составляет тысячные доли миллиметра, т. е. они примерно в тысячу раз крупнее молекул белка. Если же сравнить глобулы каучука с молекулами обычных размеров, например молекулами воды, то глобулы каучука окажутся больше молекул воды в десятки тысяч раз. [c.10] Сущность коагуляции в общих чертах заключается в следующем. Каждая глобула в латексе несет определенный заряд отрицательного электричества. Будучи заряжены одноименными зарядами, глобулы не могут соединяться друг с другом. Чтобы заставить частицы соединиться, их необходимо нейтрализовать. Это и происходит, когда к латексу прибавляют какой-нибудь электролит, жидкость, проводящую электрический ток, например разбавленную кислоту. Молекулы кислот в водных растворах диссоциируют—распадаются на положительно заряженные ионы водорода (катионы) и отрицательно заряженные частицы кислотных остатков (анионы). Катионы притягиваются глобулами латекса и нейтрализуют их заряд. Глобулы, лишенные электрических зарядов, легко соединяются друг с другом. [c.11] Натуральный каучук образует типичные коллоидные растворы (греч. колла —клей). Каучук—прочное, твердое эластичное вещество, имеющее плотность 0,914—0,930 г/сж . Он не проводит электрического тока, газо- и водонепроницаем, растворяется во многих органических растворителях (бензине, эфире и др.). [c.11] Первая попытка произвести научный анализ состава каучука принадлежит известному английскому физику М. Фарадею. В 1826 г. он правильно указал на углеводородную природу каучука и, пользуясь данными элементарного анализа, т. е. анализа, позволяющего установить относительное содержание атомов отдельных элементов в молекуле исследуемого вещества, предложил эмпирическую формулу натурального каучука, которая в дальнейшем была уточнена другими исследователями. [c.11] Натуральный каучук представляет собой аморфное вещество, однако в растянутом виде он обладает кристаллическим (упорядоченным) строением, что обнаруживается с помощью рентгеновских лучей (рентгенограмм). [c.12] По мере изучения состава и свойств натурального каучука было установлено, что каучук состоит из огромных молекул, образованных в процессе взаимного присоединения молекул изопрена. [c.12] Процесс образования каучука из изопрена, т. е. полимеризацию изопрена, можно себе представить в упрощенном виде следующим образом. [c.12] Формула изопрена СдНд означает прежде всего, что это соединение является углеводородом, т. е. молекула его состоит только из атомов углерода и водорода. Формула показывает также, что в молекуле изопрена образующие ее атомы находятся в определенном количественном соотношении на 5 атомов углерода приходится 8 атомов водорода. [c.12] Из формулы видно, что в молекуле имеются две обычные (одинарные) валентные связи и две двойные, по месту которых, как это показывает теория и опыт, легко происходит присоединение других атомов. Изопрен можно рассматривать как простейшее производное (гомолог) углеводорода дивинила (бутадиена). Изопрен—это дивинил, в котором один атом водорода замещен метильной группой СНд. [c.12] Получившаяся из двух исходных молекул изопрена молекула димера ( ди —два) состоит из преобразованных молекул изопрена. Она имеет на концах свободные связи и может присоединять последующие молекулы изопрена. Рост цепи может продолжаться. В конечном счете образуется длинная цепочка полимера с правильно чередующимися звеньями—молекула изо-пренового каучука. [c.13] Таким образом, при полимеризации происходит перегруппировка двойных связей, и силы валентности расходуются на взаимное присоединение молекул. [c.13] Строение основной структурной единицы молекулы изопрено-вого каучука было установлено расщеплением этой сложной постройки при действии озона и изучении продуктов такого расщепления, чем много занимался немецкий ученый К. Г а р р и е с. При действии озона (Од) натуральный каучук образует озонид состава С5оН,50в. Гарриес вначале (1904 г.) предположил, что каучук представляет собой полимер ненасыщенного циклического (кольцевого строения) углеводорода, содержащего цикл из восьми атомов углерода. [c.13] Процесс полимеризации ускоряется под действием света, тепла, давления и, наконец, особенно под действием катализаторов. Эти химические вещества могут быстро сделать то, что без их участия иногда почти невозможно. Действие всех этих факторов будет подробнее рассмотрено далее. [c.14] Эта формула показывает, что из большого числа (х) молекул изопрена при полимеризации образуется одна большая и сложная молекула каучука. Стрелка указывает направление процесса. [c.14] Наглядная схема процесса полимеризации представлена на рис. 4. [c.14] Таким образом, натуральный каучук является полимером изопрена (греч. п о л и —много, м е р о с — честь). Его эмпирическая формула (С Нд) , где х—число исходных молекул изопрена, могущее превышать 3000 (при молекулярном весе большем, чем 200 ООО). Точное определение структуры молекулы каучука представляет большие трудности и до сих пор является предметом исследований. [c.14] Интересным является то обстоятельство, что во всех известных на земле каучуконосных растениях содержится каучук одного и того же химического состава—это всегда полимер изопрена (полиизопрен). [c.14] Вернуться к основной статье