ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общее представление о высокомолекулярных соединениях из "Краткий курс коллойдной химии" Молекулярные веса М органических соединений, состоящих из индивидуальных, неассоциированных и неполимерйзованных молекул (моножров), вследствие малых атомных весов углерода, водорода, кислорода и азота, даже в случае наиболее сложного строения таких молекул, обычно не выходят за пределы нескольких сотен кислородных единиц. Круг органических соединений мономеров ограничен молекулярными весами от 16 (СН4) примерно до 1000. [c.155] ОСНОВНОМ скачкообразно, а именно—сразу к полимерам с молекулярными весами, равными, по крайней мере, 10000—15000. У природных высокомолекулярных соединений (натуральный каучук, целлюлоза, белки) молекулярный вес достигает 500000—700000, а в отдельных случаях даже нескольких миллионов. [c.155] Очевидно, свойства этих соединений должны зависеть не только от химического состава, но также от размеров (в длину и поперечнике) и формы такой гигантской молекулы, называемой обычно макромолекулой. [c.155] Основные формы строения макромолекул и их размеры. С геометрической точки зрения все разнообразие форм макромолекул высокомолекулярных соединений может быть сведено к трем основным типам линейной, плоскостной (двухмерной) и пространственной (трехмерной). Из этих трех типов мы остановимся лишь на линейной форме. [c.155] Часто цепи дают боковые ответвления и тогда они называются разветвленными цепями (рис. 37,6). В этом случае макромолекулу геометрически можно отнести к типу двухмерных полимеров. [c.156] Современная физическая химия нашла пути к изучению самых тонких деталей внутренней структуры высокомолекулярных соединений. Однако, прежде чем обратиться к общему знакомству с некоторыми деталями этой структуры, остановимся на двух вопросах, тесно с ней связанных 1) на способах образования этих соединений и 2) на химическом составе их. [c.157] Все высокомолекулярные соединения могут быть подразделены на природные (натуральный каучук, естественные смолы, камеди, целлюлоза, крахмал, белки и пр.) и искусственные (синтетический каучук, искусственные смолы, разнообразные пластмассы, многочисленные производные целлюлозы вискозный шелк, искусственная кожа, синтетические полиамиды и их производные и пр.). [c.157] Таким же образом, в конце концов, удалось установить, что подавляющее большинство органических высокомолекулярных соединений является в то же время и высокополимерными соединениями. [c.158] Впервые к правильному пониманию явления полимерии и процесса полимеризации подошел А. М. Бутлеров, который в 1861 г. получил синтетически первый в истории химии полимер—сахароподобное вещество из формальдегида. [c.158] По современным взглядам высокомолекулярными соединениями называются такие вещества, которые образовались путем соединения большого числа молекул-мономеров либо только одного и того же вида, либо двух или более видов, причем образующийся полимер по своему химическому строению находится в прямой генетической связи с исходными низкомолекулярными веществами (молекулами-мономерами). [c.158] Полимерами называются только такие макромолекулы, в которых отдельные повторяющиеся звенья, т. е. остатки молекул исходных низкомолекулярных соединений, связаны.друг с другом за счет обычных валентных связей. Молекулы же, образованные путем соединения одинаковых молекул-мономеров при помощи водородных связей, а также объединения одинаковых макромолекул, образующиеся с помощью межмолекулярных (вандерваальсовых) сил, в настоящее время принято называть не полимерами, а ассоциатами. [c.158] Полимеризация и поликонденсация. В способах образования макромолекул высокополимеров в виде длинных цепей необходимо отличать две основные реакции реакцию полимеризации и реакцию поликонденсации (или просто конденсации). [c.158] Поликонденсация также представляет собой реакцию соединения молекул-мономеров в одну макромолекулу, но элементарный состав последней обычно отличается от состава исходных молекул, так как, помимо образования основных макромолекул, в качестве побочных продуктов при поликонденсации образуются также молекулы низкомолекулярных веществ, чаще всего HgO, NHg, H l и некоторых других веществ, по своему составу и строению имеющих мало общего с исходными веществами. [c.159] Примерами поликонденсации могут служить 1) получение полипептидов путем конденсации а-аминокислот с побочным продуктом Н2О и 2) предполагаемое образование целлюлозы в растениях путем конденсации большого числа молекул глюкозы с выделением Н2О. [c.159] Кратко остановимся на других отличительных особенностях полимеризации и поликонденсации. [c.159] Полимеризация является частным случаем реакции соединения (присоединения) и, как таковая, обычно протекает необратимо, тогда как поликонденсация представляет собою частный случай реакции замещения (обмена) и очень часто протекает обратимо. [c.159] Механизм полимеризации в основном носит цепной характер и заключается чаще всего в разрыве двойных связей в исходных мономерах ив соединении образовавшихся реакционноспособных звеньев с свободными валентными связями в цепные молекулы-полимеры. [c.159] К реакции прямого соединения и полимеризации, помимо соединений с двойной и тройной углеродными связями, склонны также и различные гетероциклы, способные к размыканию замкнутой цепи. [c.159] Механизм поликонденсации имеет совершенно иной характер, чем механизм полимеризации. Процесс конденсации, в результате которого образуются цепи полимеров, идет ступенчато, в основном по типу обратимых бимолекулярных реакций обмена, в которых обратной реакцией является реакция деполимеризации (точнее—процесс деструкции). Такие процессы обычно совершаются при повышенных температурах или в присутствии катализаторов, когда и исходное вещество и продукты находятся в особо активном состоянии. Эти процессы свойственны преимущественно предельным органическим соединениям, имеющим в своем составе особо активные, так называемые функциональные, группы атомов, к которым относятся такие полярные группы, как —ОН, - ООН, —NHj, —СНО, —С1, —Вг, способные вступать в обменное взаимодействие друг с другом, с выделением простейших продуктов—HgO, NH3, H l и т. д. [c.160] Особый интерес представляют те случаи поликонденсации, когда два взаимодействующих компонента-мономера совместно обладают не двумя, а более функциональными группами, так как в таких случаях происходит явление сшивания цепей в жесткий трехмерный полимер, примером чего может служить образование формальдегидных смол (рис. 37, в). [c.160] Вернуться к основной статье