СТРОЕНИЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Многие высокомолекулярные соединения (ВМС) являются полимерами с молярной массой > 10⁴ г/моль. Молекулы полимеров состоят из большого числа мономерных звеньев − повторяющихся одинаковых групп атомов. Структурные единицы ВМС − макромолекулы (10⁴-10⁶ а.е.м.). Размер макромолекул весьма велик по сравнению с размерами обычных молекул. Например, если длина молекулы этана составляет несколько ангстрем, то длина некоторых линейных макромолекул составляет 4000-8000Ǻ (при поперечном размере 3-7,5Ǻ). Моделью подобных молекул могут служить нити длиной от 0,8 до 1,6 м и диаметром 1 мм.

Структурной химической основой организмов являются природные высокомолекулярные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, пектины, натуральный каучук. Природные ВМС характеризуются постоянным значением молекулярной массы.

Синтетические полимеры получаются в результате реакции полимеризации или поликонденсации. К ним относятся: полиэтилен, синтетический каучук, фенолформальдегидные смолы. Синтетические полимеры состоят из смеси макромолекул, различных по длине и массе. Таким образом, ВМС − это обычные органические вещества, молекулы которых имеют очень большой размер.

Практически все важные свойства ВМС тесно связаны с их строением. Различают три типа структуры цепей: линейную, разветвленную и пространственную (сетчатую) (рис.1).

Линейные ВМС представляют собой открытую линейную цепь (натуральный каучук, целлюлоза).

Макромолекулы разветвленных ВМС имеют форму линейной цепи с ответвлениями (амилопектин, гликоген).

Пространственные (сетчатые) ВМС, макромолекулы которых представляют собой трехмерные сетки, образованы отрезками цепного строения (например, фенолформальдегидные смолы). Из пространственных полимеров в особую группу выделяют полимеры со сшитой структурой, цепи которых сшиты короткими мостиками.

Рис. 1 − Схемы строения макромолекул полимеров: а – линейного;

б – разветвленного; в – пространственного; г – сшитого

Однако из всех структур именно линейной формой макромолекул определяются типичные свойства полимеров: каучукоподобная эластичность, способность образовывать прочные пленки и нити, набухать, давать при растворении вязкие растворы. Эти свойства цепных макромолекул и их растворов представляют наибольший интерес. Полимеры с пространственной структурой не способны растворяться, поэтому свойства сетчатых полимеров мы не рассматриваем.

Специфические свойства полимеров обусловлены гибкостью линейных макромолекул. Наибольшей гибкостью характеризуются цепи неполярных незамещенных углеводородов. Введение полярных заместителей (–CONH–, –СООН, –ОН, –С1) повышает жесткость цепей. Это объясняется тем, что введение полярных групп усиливает взаимодействие звеньев как внутри макромолекул (внутримолекулярное взаимодействие), так и между соседними молекулами (межмолекулярное взаимодействие).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: