ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высокомолекулярные химические соединения из "Физическая и коллоидная химия Издание 3 1963" К числу высокомолекулярных относят вещества, молекулярный вес которых превосходит 10 000 и может достигать многие сотни тысяч углеродных единиц атомной массы. Такие молекулы-гиганты принято называть макромолекулами (греч. макрос— огромный, большой). К числу высокомолекулярных относятся многие природные вещества (белки, каучук, углеводы), а также ряд искусственно получаемых. [c.388] Высокомолекулярные вещества отличаются характерными особенностями. Они не имеют определенной точки плавления (размягчаются в некотором температурном интервале) или же разлагаются, не плавясь нелетучи (т. е. не выдерживают нагревания до точки кипения без разложения). В большинстве своем трудно растворимы, а в случае растворимости образуют очень вязкие растворы. Многие высокомолекулярные вещества обладают большой механической прочностью, эластичностью могут образовывать тонкие пленки, а также вытягиваться в нити и т. д. [c.388] Свойства высокомолекулярных веществ зависят как от их химической природы, так и от внутренней структуры. На это будет обращаться внимание при ознакомлении с отдельными представителями этого класса веществ. [c.390] В левой части уравнения указаны п отдельных молекул мономера (винилхлорида), а в правой—одна молекула поливинилхлорида, состоящая из п элементарных звеньев п — степень полимеризации. [c.390] При этом звенья А и Б могут иметь одинаковую или различную химическую природу. [c.391] При полимеризации структурные звенья имеют тот же элементарный состав, как и исходные мономеры, в случае поликонденсации — иной (за счет отщепляющихся атомов или же радикалов низкой частичной массы). [c.391] В качестве примера поликонденсационного процесса может служить химизм образования крахмала в растениях в природных условиях. [c.391] В этом уравнении а и 6 — атомы не представленных в равенстве молекул глюкозы, т -л — их целые молекулы. В правой части равенства — часть цепеобразной молекулы поликонденсата глюкозы (т. е. крахмала). Формула мономера (глюкозы) СбН120бИлиН—СбНюОз—ОН формула двухвалентного элементарного (структурного) звена макромолекулы —СеНюОз—. Атомарный состав приведенных частиц (мономера и звена) различен. [c.391] Высокомолекулярные продукты полимеризации и поликонденсации на практике обычно называют полимерами (точнее было бы их называть соответственно высокополимеры и высо-кополиконденсаты). Степень полимеризации и поликонденсации п определяет собой длину цепи макромолекулы и молекулярный вес полимера. [c.391] От величины п в большой степени зависят свойства полимеров. Например, для полиэтилена при п = 20 получается вязкая жидкость, при п=100 — мягкое воскообразное ве-шество, а при /г =1000 и более — твердый продукт. [c.392] Синтез полимеров протекает по цепному механизму. При этом в каладом данном полимере всегда имеются цепи различной длины с п, колеблюшимся около некоторой средней величины. [c.392] Физико-механические и химические свойства полимеров зависят от их состава и внутреннего строения. Так, вещества с линейной структурой макромолекул, как правило, гибки, эластичны, при повышении температуры разтиягчаются без разложения, давая вязкие расплавы, растворяются в иекоторых жидкостях с образованием густых, вязких растворов. Механическая прочность зависит от длины макромолекул и от их взаимного расположения. При расположении макромолекул правильными рядами (пачками) вдоль длинной оси между ними возникает когезионное притяжение, что укрепляет пачку. Молекулы различных длин (надо помнить, что в полимере всегда имеется набор частиц различных степеней полимеризации), входя в пачку, непрерывно продолжают ее. В результате этого прочность полимера, в частности сопротивление разрыву, сильно возрастает. Этим объясняется гибкость и очень большая прочность синтетических волокон. [c.394] Чем длиннее макромолекулы полимера и чем выше степень полярности отдельных ее звеньев, тем более перепутаны между собой нитеобразные молекулы и тем отчетливее проявляются силы их взаимного сцепления (когезионное взаимодействие). Это проявляется в большей твердости и прочности полимера, в повышении температуры его размягчения и уменьшении текучести при нагревании. Полимеры, макромолекулы которых не содержат полярных звеньев, сохраняют пластичность и при низких температурах (хладотекучесть или ползучесть). [c.394] Наличие в макромолекуле боковых цепей также существенным образом влияет на свойства полимера. Так, при редком расположении боковых ответвлений небольшой длины гибкость главных цепей заметно не уменьшается по сравнению с гибкостью линейных макромолекул. Частое же расположение боковых ответвлений препятствует сближению макромолекул между собой. [c.394] Вследствие этого силы межмолекулярного взаимодействия уменьшаются, что приводит к увеличению упругости, хладоте-кучести и пластичности полимера и одновременно — к снижению его механических свойств, прочности. [c.394] Наиболее сильно на свойство полимеров влияет появление в его структуре поперечных связей. Полимерные материалы с трехмерной структ рой, даже при редком расположении поперечных связей, теряют способность растворяться в органических растворителях, лишь набухая в чих. С увеличением числа указанных связей способность полимера набухать уменьшается, снижается и его пластичность. Твердость соответственно возрастает. Эластичность постепенно сменяется упругостью, которая затем переходит в хрупкость. Все это объясняется тем, что сшитые в единую структуру поперечными связами цепеобразные молекулы не могут свободно перемещаться друг относительно друга. [c.395] Если в трехмерном полимере имеется множество межмолекулярных химических связей, весьма разнообразно направленных, получается материал, отличающийся высокой твердостью, лишенный гибкости, эластичности, зато химически очень стойкий, нерастворимый, тугоплавкий. [c.395] Вернуться к основной статье