ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

К ним, как правило, относят химические соединения с молекулярной массой М от нескольких тысяч до миллионов и даже десятков миллионов г/моль. Последние величины М характерны для ряда белков. В состав молекул этих продуктов, которые часто называют макромолекулами, входит огромное число атомов, связанных посредством химических связей. Атомы или атомные группировки в молекулах таких соединений располагаются в виде длинных цепей (линейные). Характерным примером являются молекулы целлюлозы. Либо подобные цепи имеют разветвления (разветвленные высокомолекулярные соединения типа амилопектина). Наконец, наблюдаются образования в виде трехмерных сеток (сшитые высокомолекулярные соединения, в частности, фенол-формальдегидные смолы).

Когда цепи макромолекул состоят из большого числа повторяющих группировок атомов, имеющих постоянное строение, то такие высокомолекулярные соединения называют полимерами, а указанные звенья – мономерами (например, поливинилхлорид (-СН₂-CHCl-)_n типичный полимер, мономером является хлорэтилен. Также типичные полимеры – полиоксиметилен (-СН₂-О-)_n и натуральный (изопреновый) каучук
(-СН₂-С(СН₃)=СН- СН₂-)_n, где n – степень полимеризации, а в качестве мономера выступает изопрен (2-метилбутадиен-1,4).

Когда макромолекулы высокомолекулярных соединений содержат несколько мономеров – их называют сополимерами (бутадиенстирольный каучук).

Высокомолекулярные соединения делят на два больших класса:

1. Гетероцепные, основная цепь которых содержит атомы различных элементов (C, N, Si, P).

2. Гомоцепные, цепи которых построены из одинаковых атомов. Чаще всего это карбоцепные продукты (полиэтилен, политетрафторэтилен
(-CH₂- CH₂-)_n или (-CF₂- CF₂-)_n.

Примерами гетероцепных высокомолекулярных соединений являются простые и сложные эфиры, полиоксиэтилен.

Обширную группу образуют неорганические высокомолекулярные соединения, например, полифосфонитрилхлорид

В зависимости от формы молекул такие вещества делят на два вида:

1. Глобулярные.

2. Фибриллярные.

У последних молекулы по форме – линейные или слаборазветвленные. Они легко образуют надмолекулярные структуры в виде ассиметричных пачек молекул-фибрилл. Цепи больших молекул внутри фибррилл ориентированы одинакова (полиамидные волокна).

Глобулярные молекулы имеет форму, близкую к шарообразной (клубки).

Последние могут быть сильно разветвлены. Разрушение таких глобул невозможно без химической детрукции макромолекул.

Высокомолекулярные соединения деляться на природные (белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук) и синтетические (полиэтилен, полипропилен).

Свойства высокомолекулярных соединений

Свойства высокомолекулярных соединений обусловливаются химическим составом, строением, взаимным расположением молекул и меняются в широких пределах.

Полибутадиен построен из гибких углеродных цепей и представляет собой эластичный материал. Полиметилметакрилат, в цепях которого имеются взаимодействующие полярные группы, при комнатной температуре – твердый стеклообразный продукт. Он приобретает каучукоподобные свойства при t » 100 °С. Пока мы сравнивали соединения с различным химическим составом. Но даже, если состав постоянен, то свойства могут сильно различаться – полиэтилен низкого и высокого давления. Первый имеет линейное строение и Т_пл более высокую, чем разветвленный второй (135 и 115 °С соответственно).

Линейные полимеры способны:

1. Образовать высокопрочные анизотропные (ориентированные в одном направлении) волокна или пленки;

2. Образовать эластичные продукты.

3. Растворяться через набухание.

В случае перехода от линейных цепей к разветвленным или редким трехмерным сеткам, либо густым сетчатым структурам эти свойства выражены слабее. Сшитые высокомолекулярные соединения нерастворимы в воде, не плавятся, не пластичны, иногда весьма хрупки.

Основные химические реакции высокомолекулярных соединений

1. Образование химических связей между макромолекулами (сшивка, вулканизация каучуков).

2. Распад макромолекулярных цепей на более короткие (деструкция).

3. Взаимодействие боковых цепей с низкомолекулярными веществами.

4. Внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы (например, внутримолекулярная циклизация). Подробнее строение, свойства и применение высокомолекулярных соединений будут рассмотрены в 3-й части настоящего пособия, где им будет отвендена отдельная глава.

ЧАСТЬ II

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: