|
 Vuonna 1861 tapahtui merkittävä tapahtuma - sokerin kaltainen aine luotiin ensin kemian koeputkessa!
Tarpeetonta sanoa tämän tapahtuman merkityksestä? Maan väestö kaksinkertaistuu 60-100 vuoden välein. Hän tarvitsee yhä enemmän ruokaa. Tätä varten kynnetään uusia maita, kalastusta parannetaan ja niin edelleen. Ja sitten Butlerov sai sokeria käsittelemällä formaldehydiä kalkkivedellä. Miksi sokeriruo'on ja sokerijuurikkaan viljelmien viljelyä jatketaan? Ruoka - ensin sokeri, sitten proteiinit - voidaan luoda keinotekoisesti!
Mutta jos etsit keinotekoista ruokaa nyt, et löydä sitä, vaikka sokerin synteesistä on kulunut vuosisata. Kemistit saivat hämmentyneitä kortteja ... Emme kuitenkaan saa ylittää itseämme.
 Matematiikassa kaksi on aina kaksi, mutta orgaanisessa kemiassa kaksi samasta atomista koostuvaa molekyyliä samassa järjestyksessä eivät välttämättä vastaa toisiaan. Ja tämän "syyllinen" on molekyylien avaruusrakenne.
Mikä se on? Sinulla on viisi sormea molemmissa käsissä. Heidän järjestyksensä on sama. Mutta yritä sekoittamalla käsineet, laita vasen oikeaan käteen. Avaruusrakenne erottaa vasemman ja oikean.
Polymeerimolekyylit - nämä pienten molekyylien yksittäisten yksikköjen jättimäiset ketjut, joita kutsutaan monomeereiksi - ovat tiukasti avaruudessa toisiinsa nähden ja ovat tässä suhteessa kuin käsineet. Jotkut näistä molekyyleistä antavat paikkatietonsa siinä mielessä, että jotkut niistä pyörittäessään kääntävät polarisoidun valonsäteen oikealle, kun taas toiset - vasemmalle. Eläinten ja ihmisten runko koostuu vain kääntyvistä proteiinimolekyyleistä. Keho ei yksinkertaisesti imeydy kääntyviin molekyyleihin. Ne eivät ole hänelle syötäviä. Ja koska synteettiset tuotteet ovat sekoitus oikeaa ja kääntyvää molekyyliä, niin ...
Osoittautuu, että se ei riitä saamaan tarvittavaa ainetta. On myös välttämätöntä hävittää kunkin molekyylin arkkitehtuuri. Joten jokainen molekyylin atomiryhmä on tiukasti määritelty paikka avaruudessa. Ja jos tätä sääntöä ei noudateta edes teknisiä polymeerimateriaaleja luodessa, tulokset ovat pettymys.
Joten on esimerkiksi polystyreeniä ja polystyreeniä. Polystyreeni, josta nyt valmistetaan monia taloustavaroita, on amorfista. Sen molekyylirakenne on kuin läpäisemätön pensas, jossa varret, oksat, juuret sekoittuvat sekaan.
 Mutta jos polystyreenimolekyylit suuntautuisivat avaruuteen, järjestettynä tiukassa järjestyksessä, kuten neliön sisäkkäin kylvetyt kasvit, niin tällainen polystyreeni olisi hyvin vähän kuin sen "organisoimaton" nimimerkki. Jos amorfisen polystyreenin sulamispiste on 80 astetta, niin "järjestäytynyt" polystyreeni (tällaisen aineen molekyylejä kutsutaan stereoregulaarisiksi) - 240 astetta. Ero! Lisäksi stereosäännöllinen polymeeri on kaksi kertaa vahvempi.
On helppo kuvitella, minkä harppauksen kansantalous tekisi, jos tehtaat tuottavat vain stereosäännöllisiä polymeerejä! Ja kuinka paljon mahdollisuudet korvata luonnontuotteet kasvaisivat synteettisillä tuotteilla!
Mutta molekyyli ei ole talo, eikä aine ole kaupunki, joka voidaan rakentaa haluamallasi tavalla. On vaikea kuvitella "teline" kullekin monista biljoonista molekyyleistä.
Siksi kaikki yritykset saada puhtaita stereosäännöllisiä polymeerejä eivät ole olleet kovin rohkaisevia. Parhaassa tapauksessa erikoiskatalyyttien avulla oli mahdollista saada seoksia, joissa kahdeksankymmentä prosenttia molekyyleistä oli orientoituneita ja kaksikymmentä häiriintyneitä. Nämä "organisoimattomat" molekyylit heikensivät välittömästi materiaalin laatua.
Oli selvää, että tulevaisuuden materiaaleja ei voitu hankkia vanhoilla menetelmillä, vaan oli etsittävä uusia tapoja.Ja kerralla Neuvostoliiton tiedeakatemian petrokemiallisen synteesin tutkimuslaitoksen laboratoriossa he löysivät yhden keinoista tähän.
Täällä he onnistuivat rakentamaan "rakennustelineet" stereosääntöisten polymeerimolekyylien kokoamiseksi. Tätä molekyyliä ei kuitenkaan voida nähdä edes elektronimikroskoopissa.
"Rakennustelineet" osoittautuivat toisen aineen - urean - molekyyleiksi.
Hieman yksinkertaistamalla voimme sanoa, että ureamolekyylillä on neliön muoto. Puhtaan urean kiteytymisen aikana neliöt yhdistetään pareittain muodostaen rombin.
Mutta vuorovaikutuksessa hiilivedyn (joka on monomeeri) kanssa ureamolekyylit eivät yhdisty kahdeksi, vaan kolmeksi. Muodostuu kuusikulmio, joka "sieppaa" monomeerimolekyylin.
 Kuten toukat hunajakennossa, monomeerimolekyylit ovat nyt ureakiteissä. Ne sijaitsevat kristalliristikon sisällä tiukassa järjestyksessä, niissä on tietty asema avaruudessa. Jos nyt "silloitamme" monomeerit toisiinsa, eli yhdistämme ne kemialliseen sidokseen, stereosäännöllinen polymeeri on valmis ...
Monomeerien "silloitus" tapahtuu säteilyttämällä. Säteilyn mikrohiukkaset innostavat monomeerisiä toukkia, saavat ne näyttämään pitävän käsiään. Säteilytyspolymerointi voidaan suorittaa sekunneissa, kun taas katalyyttien kanssa se voi kestää tunteja. Se voidaan suorittaa missä tahansa ainemäärässä, kunhan emitterin teho on riittävä.
Hyvät metallitelineet rakentamisen päättymisen jälkeen puretaan ja viedään uudisrakentamiseen. Joten se on täällä. Kun polymerointi on valmis, urea liuotetaan veteen ja saadaan puhdas polymeeri, ja urea voidaan jälleen käyttää täysin samaan prosessiin.
Urean kideverkossa voi kuitenkin polymeroitua vain monomeerejä, jotka on sijoitettu sen molekyylien kuusikulmioiden muodostaman kanavan sisään. Mutta paitsi urea voi olla vuorovaikutuksessa hiilivetyjen kanssa tällä tavalla. Nyt tutkijat etsivät aineita, jotka kiteytyessään muodostavat erikokoisia ja -muotoisia kanavia ja jotka sen vuoksi voisivat toimia "rakennustelineinä" monille polymeeriaineille.
Molekyylit tietyllä arkkitehtuurilla ... Aineet, jotka rakennetaan suunnitelman mukaan ... Tämä on valtava edistysaskel kemiassa.
Gavrilova N.V.
|
