Строение макромолекул и структура высокомолекулярных веществ

СТРОЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛ И СТРУКТУРА ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЕЩЕСТВ [c.426]

Рентгеноструктурный анализ является в настоящее время наиболее полно разработанным и очень чувствительным методом исследоваиия структуры высокомолекулярных веществ " При помощи рентгеноструктурного анализа получено м>ного ценных сведений о конфигурации макромолекул, а также о строении, ориентации и размерах упорядоченных областей в структуре. В отличие от низкомолекулярных веществ, у полимеров до сих пор не получены монокристаллы достаточно больших размеров, пригодные для проведения структурного анализа. Подавляющее большинство полимеров полностью не кристаллизуется, т. е. какая-то часть вещества в них находится в неупорядоченном состоянии. Поэтому на рентгенограммах кристаллических полимеров наряду с четкими рефлексами имеется обычно и широкое аморфное гало. [c.106]

Особенности многих природных веществ, например целлюлозы, каучука и др., известны уже давно в начале нашего столетия удалось синтезировать вещества, обладающие свойствами высокомолекулярных соединений. Однако в вопросе о строении и структуре этих веществ в течение длительного времени было много неясного. Ясность в основы строения этих соединений была внесена в результате принципиальных работ Штаудингера им же в 1922 г. впервые было применено понятие макромолекула при исследовании процесса гидрирования натурального каучука в гидрокаучук. Он указал также на общее значение понятия молекулы и в применении к высокомолекулярным соединениям. [c.13]

Одним из методов, наиболее часто применяемых при исследовании высокомолекулярных соединений, является деструкция, или расщепление макромолекул на низкомолекулярные вещества, строение которых доказывается обычными способами — сложная проблема установления структуры высокомолекулярного вещества разбивается на ряд более простых задач, каждая из которых решается отдельно. Зная строение и свойства полученных осколков макромолекулы, можно сделать выводы о строении исходного вещества. [c.10]

В зависимости от природы высокомолекулярного соединения и его стойкости к различным воздействиям применяются гидроли . тический, термический, окислительный и другие методы деструкции. Рассмотрим использование некоторых из них при изучении строения типичных представителей высокомолекулярных соединений — натурального каучука и целлюлозы [3,4], именно на этих веществах. были разработаны основные методы исследования структуры макромолекул. [c.9]

Выяснением строения основной цепи далеко не исчерпывается вопрос определения, структуры макромолекулы. Необходимо еще установить природу и количество функциональных групп, их взаимное расположение в пространстве, наличие аномальных звеньев и некоторых других деталей строения, оказывающих существенное в.лияние на свойства высокомолекулярных веществ. [c.17]

В результате наложения эффектов упругости и вязкости возникает так называемая вязкоупругость. Кроме того, можно привести еще один пример типичных полимерных материалов, а именно волокон, в которых даже в нерастянутом состоянии имеются кристаллические участки. Совершенно очевидно, что как в природных, так и в синтетических волокнах в процессе прядения, а также в одновременно протекающем процессе вытяжки образуются кристаллические области. Следовательно, говоря о полимерных веществах в целом, можно с уверенностью утверждать, что хотя структура реальных высокомолекулярных соединений не является такой же простой, как рассмотренные нами модели, однако они обладают тем преимуществом, что учитывают цепное строение макромолекул. [c.35]

Молекулы высокомолекулярных веществ чаще имеют линейное строение, иногда с ответвлениями, которые могут связывать между собой ряд молекул, образуя сетчатую или трехмерную структуру. Из-за больших размеров молекул высокомолекулярных веществ диффузия в их растворах идет медленно макромолекулы неспособны проникать через полупроницаемые мембраны, т.е. в этом отношении они отличаются от типичных коллоидных систем. В противоположность коллоидным системам растворы высокомолекулярных веществ обладают термодинамической устойчивостью, т.е. они могут быть отнесены к истинным (молекулярным), однофазным системам. [c.66]

Особенно тесная связь между строением и свойствами веществ обнаруживается у высокомолекулярных соединений. Этот уже достаточно установленный и подтвержденный практикой факт лежит в основе синтеза полимеров. Свойства полимера зависят от химической структуры элементарных звеньев, количества звеньев в макромолекулах и строения макромолекул Видные советские химики В. А. Каргин, В. В. Коршак, К. А. Андрианов, М. В. Волькенштейн, А. Е. Арбузов и другие успешно доказывают, что заданных химических свойств можно достичь не только в результате соответствующих изменений химического состава, но и при неизменности последнего, в результате структурной перестройки тех же мономеров в молекуле (цепи) полимера. Усилия этих ученых направлены на разработку и создание такой теории, руководствуясь которой можно было бы на основе знания химического строения заранее предсказать различные свойства полимера и практически синтезировать его. [c.184]

Химические реакции, используемые для идентификации и характеристики высокомолекулярных соединений, можно разделить на две группы. В первом случае макромолекулы подвергаются разрушению и по получающимся продуктам деструкции, строение которых устанавливают методами, известными для низкомолекулярных веществ, делают выводы о строении макромолекул. Во втором случае реакции протекают с сохранением структуры макромолекул образуются производные исследуемых полимеров, которые затем изучаются более подробно обычно описанными выше методами. Если производные содержат характерные функциональные группы, которые находятся, например, на концах цепных молекул, то путем определения этих групп можно охарактеризовать макромолекулу, а часто и опреде- [c.181]

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся элементарных звеньев одинаковой структуры. Эти элементарные звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи различного строения (линейные, разветвленные) или же образуют жесткие и пластичные пространственные решетки. Молекулы полимерных соединений, состоящие из очень большого числа элементарных звеньев, называют макромолекулами. [c.4]

Особенности в структуре строения линейных полимеров. Многие высокомолекулярные вещества, к числу которых относятся целлюлоза, каучук и синтетические волокна, имеют смешанную структуру. Возникающие между макромолекулами силы притяжения иногда достигают таких величин, что молекулы располагаются симметрично, образуя кристаллические области. Другие области линейных полимеров остаются неупорядоченными, аморфными. Эта особенность строения линейных полимеров служит наглядным подтверждением возможности сочетания в одном и том же материале высокой прочности с отличной пластичностью. В неразвернутом состоянии макромолекулы вытягиваются достаточно легко. При полном растяжении они настолько близко подходят друг к другу, что оказываются в сфере действия межмолекулярных сил, благодаря чему полимер делается исключительно прочным. Растягивание макромолекул линейных полимеров является одной из важнейших технологических операций при производстве волокон, повышающей их прочность. Макромолекулы кристаллических полимеров обладают регулярной структурой. К ним относятся полиэтилен, полиизобутилен и ряд других полимеров линейной полимеризации. В упорядоченных кристаллических областях макромолекулы связаны друг с другом прочно межмолекулярными и водородными связями. В результате этого материал приобретает устойчивость к разрыву и жесткость. Аморфным областям свойственно противоположное— они придают материалу гибкость и эластичность. [c.281]

Как уже отмечалось, диффузия в жидких и твердых телах независимо от их химической природы и фазового состояния осуществляется путем обмена мест между молекулой диффундирующего вещества и молекулами диффузионной среды под влиянием градиента концентрации и кооперативного теплового движения окружающего комплекса молекул. Особенность высокомолекулярных тел как диффузионных сред для большинства анализируемых систем обусловлена прежде всего огромной разницей в размерах макромолекул диффузионной среды и диффундирующих молекул. Очевидно, что в этих системах перемещение мигрирующей молекулы связано с обменом места не с целой макромолекулой, а лишь с ее небольшой частью — звеном, группой звеньев или иной структурной единицей. Скорость процессов структурной перегруппировки связана с сегментальной подвижностью, которая в свою очередь определяется средней долей свободного объема диффузионной среды. Накопленный в настоящее время экспериментальный материал позволяет рассматривать / или Уев как некоторую количественную интегральную характеристику кинетических свойств полимерных тел Г29, 36, 183]. Напомним, что аналитическое выражение этой связи в нашем случае дается выражением (1.43). Отметим полуколичественный характер теории свободного объема, связанный с тем, что она не позволяет получать абсолютных значений коэффициентов диффузии, а рассматривает лишь их изменение относительно некоторого состояния под влиянием тех или иных факторов. Достоинство этой теории состоит в том, что она позволяет на основе простейших предположений получать аналитические выражения для интерпретации экспериментальных данных, построить стройную схему расчетов диффузионных свойств практически любых по составу, строению и структуре полимерных матриц, резко сократить число систем, подлежащих экспериментальному исследованию. [c.115]

К высокомолекулярным соединениям (ВМС) относят природные и синтетические вещества с относительной молярной массой не менее 10—15 тысяч. Молярная масса природных ВМС может достигать 500—700 тысяч, а в отдельных случаях нескольких миллионов. Подавляющее большинство высокомолекулярных органических соединений имеют линейное или цепочечное строение. Их макромолекулы представляют собой длинные цепи, в которых атомы связаны в форме нитей (или цепей). Длина таких макромолекул превышает их поперечный размер на несколько порядков. Если цепи имеют боковые ответвления, говорят о разветвленных или двумерных цепях. Цепи макромолекул в полимерах могут быть соединены химическими связями (например, мостики серы в вулканизированном каучуке) в пространственные сшитые структуры. [c.435]

Основные технологические процессы переработки ТГИ связаны с воздействием на них высоких температур, при этом происходят различные химические и физико-химические превращения, обычно называемые термохимическими. Основным химическим процессом превращения высокомолекулярных соединений является термическая деструкция. Термическая деструкция может осуществляться как с разрывом главной цепи макромолекулы, так и с отщеплением различных боковых заместителей. Термическая деструкция углей — это процесс (реакция) разрушения первоначальной структуры макромолекулы веществ углей с разрывом химических связей под влиянием нагрева с образованием новых продуктов, отличающихся по химическому строению, свойствам и атомному составу от исходных. [c.130]

Всевозрастающее значение приобретает химия полимеров. Полимеры— химические соединения с большой молекулярной массой от нескольких тысяч до многих миллионов единиц. Большинство таких макромолекул состоят из повторяющихся группировок, звеньев, например целлюлоза, поливинилхлорид, поликапроамид, а также полимеры живых организмов белки, нуклеиновые кислоты. Если выделить вещества с молекулами из таких отдельных группировок или фрагментов, полностью сохранив их строение, то будут утеряны почти все полезные свойства полимеров. Именно способность макромолекул приобретать в процессе увеличения, рск та полимерной цепи или объемной пространственной структуры особые качества выделила науку о полимерах в самостоятельную ветвь органической химии. Полимеры, пожалуй, наиболее многочисленный класс химических соединений, исчисляемый миллионами. Это и природные высокомолекулярные соединения и синтетические каучуки, химические волокна, лаки, краски, иониты, меи и, конечно, пластмассы. [c.32]

Для установления химического состава высокомолекулярных соединений используются обычные приемы элементарного анализа [1,2]. Что касается выяснения их строения, то задача оказалась настолько сложной, что до сих пор на страницах научных журналов не прекращается полемика по этому вопросу, несмотря на широкое привлечение для его разрешения новейших химических, физико-химических и физических методов исследования. Хотя подобные методы и сходны с теми, которые применяются при исследовании низкомолекулярных веществ, они все же отличаются некоторым своеобразием, связанным с особыми свойствами макромолекул, со сложной структурой их. Поэтому при попытке установить строение высокомолекулярных соединений нередко приходят к противоречивым результатам. [c.8]

Понятие о молекуле и молекулярной массе для высокомолекулярных соединений имеет ряд существенных отличий от таковых для низкомолекулярных веществ. Полимерная молекула представляет собой цепную структуру, состоящую из большого числа групп атомов, соединенных между собой химическими связями. Наличие различных конфигураций и конформаций макромолекул обусловливает различия в свойствах полимерных материалов и их поведении под действием внешних воздействий. Особенность полимеров, имеющих одинаковое стереохи-мическое расположение атомов, заключается в том, что они представлены широким набором полимергомологов — цепей одинакового химического строения, но различной длины. Из этого набора полимергомологов невозможно выделить молекулы точно определенной молекулярной массы. Так, если гексан по свойствам значительно отличается от гептана или декана (например, температуры плавления 177,8 216,4 и 243,5 °С соответственно), то для полиэтиленов с ММ 5-10 и 2-10 в пределах экспериментальных возможностей не зафиксировано различия в температурах плавления. [c.173]

Термореактивные вещества — высокомолекулярные соединения, в которых под действием повышенной температуры или химически активных веществ (или при одновременном действии обоих факторов) протекают реакции, приводящие к образованию сетчатой структуры ( сшивание макромолекул). В результате этих реакций необратимо изменяется химическое строение вещества, что обусловливает также необратимое изменение физических свойств полимера. [c.26]

Превращение веществ в их производные является широко используемым методом определения строения низкомолекулярных соединений, причем и в этом случае следует обращать внимание на сохранение структуры исследуемых исходных молекул. Аналогичные превращения в ряду высокомолекулярных соединений, протекающие с сохранением степени полимеризации или числа звеньев основной цепи, называются полимераналогичными превращениями (см. определение на стр. 24). Если при получении производных сохраняется основная цепь макромолекулы, то это является существенным доказательством того, что взаимодействие атомных групп в макромолекуле осуществляется химическими связями. Возможность протекания разнообразных полимераналогичных превращений в полимерах явилась доказательством правильности основных представ лений Штаудингера. Пример этих превращений для полисахаридов приведен в табл. 25. Возможность установления структуры полимеров путем полимераналогичных превращений может быть показана на примере полиэфиров, элементарные звенья макромолекул которых содержат одинаковое число атомов углерода. На рис. 20 приведена схема осуществленных реакций. [c.183]

В состав макромолекулы могут входить элементарные звенья одинакового или различного состава в белках — различные аминокислоты, в сополимерах — остатки различных мономеров. Макромолекулы могут отличаться и по принципу строения. Наконец, полимер вообще может состоять из макромолекул различного типа. Классификация высокомолекулярных соединений в соответствии с указанными особенностями строения макромолекул приведена в табл. 7. Большинство синтетических и природных полимеров относится к классу полимеризомерных веществ, т. е. принцип построения макромолекул, состоящих из одинаковых элементарных звеньев, не вполне идентичный, а аналогичный, что необходимо учитывать при характеристике структуры высокомолекулярных соединений. Это обстоятельство наиболее отчетливо проявляется в возможных отклонениях в составе и строении макромолекул. Поэтому харак- [c.20]

Технические свойства высокомолекулярных соединений зависят, в основном, от природы и строения исходных мономеров и величины молекулярного веса. Чем длиннее цепь полимера, тем выше, при прочих равных условиях, механическая прочность вещества, но тем труднее его переработка в изделия. Взаимозависимость структуры и свойств макромолекул характеризуется следующимя- голожениями [c.17]

В макромолекулах, получаемых при сополимеризации различных мономеров, открывает возможности синтеза высокомолекулярных соединений с различной структурой. Поскольку в процессе сополимеризации лишь с большим трудом можно осуществить синтез макромолекул идентичного строения, практически все сополимеры являются в лучшем случае полимеризомерными веществами. [c.80]

В связи с потребностями промышленности в создании полимерных материалов (каучуки, пластики, волокна) со все расши-ряюшимся комплексом полезных свойств наука о высокомолекулярных соединениях последние полтора — два десятилетия развивается во все ускоряющемся темпе. Уже. на раннем своем этапе это развитие привело к отчетливому пониманию того, что физико-механические свойства полимерных веществ в массе (или, как принято говорить, в блоке), в частности их высокая эластичность, связаны со строением составляющих их цепных молекул (макромолекул). С этого времени началась интенсивная разработка физических методов исследования структуры макромолекул. Наряду с традиционными исследованиями свойств полимеров в блоке началось накопление научного материала, относящегося к свойствам отдельных макромолекул полимеров различного химического строения. [c.11]

Превращениям органических молекул, при которых сохраняется скелет молекулы, отвечают такие же превращения макромолекул. Речь идет, таким образом, о химических реакщ1ях реакционноспособных групп макромолекул, причем, расщепления макромолекул не происходит. При таком превращении из одной макромолекулы возникает новая, которая имеет такой же скелет основной цепи и такую же среднюю степень полимеризации и отличается только присоединенными к этому скелету химическими группами. Полимерные вещества, имеющие одинаковую основную цепь, называют полимераналогичными веществами [695], а превращения полимерных веществ, приводящие к полимерана-логичным продуктам, — полимераналогичными реакциями. В то время как реальный полимергомологичный ряд состоит из веществ подобного строения, но различающихся по средней степени полимеризации, полимераналогичные вещества имеют одинаковую структуру основной цепи макромолекулы и совпадающую среднюю степень полимеризации. Значение полимерапалогичных превращений состоит в сохранении основной цени макромолекулы, что свидетельствует о высокомолекулярном строении таких веществ. [c.108]

В 1929 г. Карозерс опубликовал свои работы, связанные с йоследоваиием реакции поликонденсации бифункциональных соединений и условиями образования из них полимеров с линейной структурой макромолекул. Эти работы окончательно подтвердили справедливость теории макромолекуляряого строения поли.меров, а следовательно, и существование класса высокомолекулярных природных и синтетических веществ. [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология