ПОЛИМЕРЫ

   Сушко Сергей

        

             Успешно соревнуясь с природой, химия создаёт ”вторую природу” - совершенно новые, никогда и нигде не существовавшие вещества с самыми удивительными свойствами, далеко превосходящими всё, что способен дать живой мир.

   В создании этой “второй природы” решающая роль принадлежит царице химии - органической химии и её жемчужине - х и м и и   п о л и м е р о в, или ,как её иначе называют, х и м и и   в ы с о к о м о л е к у я р н ы х   с о е д и н е н и й.

   В то время как молекулы неорганических веществ состоят из немногих атомов, молекулы органических веществ могут состоять из сотен тысяч атомов.

   Молекулы-гиганты! Огромные цепочки-п о л и м е р ы, образованные из простых и совсем коротеньких звеньев-м о н о м е р о в. Из таких молекул-цепочек состоят и клетки живой материи - растений и животных.

   Попытки химиков разгадать тайны строения гигантских молекул были первым дерзким вызовом природе. Вслед за раскрытием тайн природных высокомолекулярных соединений химии должны были неминуемо придти к созданию новых веществ, которые природа не позаботилась произвести сама. Эти успехи не пришли сами собой. Они венчают более чем столетний период развития органической химии.

   Впервые рука учёного поднялась на сокровеннейшую тайну химического строения живой материи в начале прошлого века, когда немецкому химику Ф. Вёлеру первому удалось синтезировать в пробирке органическое вещество-мочевину(NHCONH).

   В науке, особенно русской, всегда находились учёные, заглядывавшие на десятилетия, а иногда и на целые века вперёд и не находившие в своих гениальных догадках поддержки официальной науки и властей. Так было и с первооткрывателями синтетических высокомолекулярных веществ.

Великий русский химик А.М.Бутлеров ещё в середине Х1Хв. первым открыл принципы их получения из низко молекулярных соединений  (полимеров из мономеров) при помощи реакции п о л и м е р и з а ц и и.

   Эти работы оказали огромное влияние на всё дальнейшие развитие химии. В 1909 г. применяя методы Бутлерова, С.В.Лебедев пытался из б у т а д и е н а (газообразного продукта получающегося из спирта) создать новые полимерные вещества и получил нечто очень сходное с естественным каучуком. Ему удалось впервые в мире создать и с к у с с т в е н н ы й  к а у ч у к.

   В начале ХХ в. произошло и другое событие, резко изменившее отношение химиков к веществам, до этого только загрязнявших лабораторную посуду.

Молодой бельгийский химик Х.Бэкеланд неожиданно заинтересовался  вязкой жидкостью, образующейся в результате реакции между двумя давно известными веществами - фенолом и формальдегидом, растворёнными в воде. Нагревая жидкость под давлением, Бэкеланд получил твёрдое, прозрачное вещество, которое имело целый ряд полезных свойств.

   Так родился новый материал, названный в честь его создателя “бакелитом”. А вместе с ним появилась и новая область промышленности – и н д у с т р и я   п л а с т и к о в   и   п л а с т и ч е с к и х   м а с с.

   Одно дело разгадать, как устроен природный полимер, а другое – воспроизвести его или похожий на него полимер искусственным путем, т.е. ”сковать” составляющие его звенья в длинную цепочку. Как и при помощи чего  можно осуществить такое ”волшебство”?

   Химик, собирающийся воспроизвести или создать заново гигантскую молекулу, чем-то напоминает строителя, задумавшего построить новое здание. При этом вместо отдельных кирпичей в распоряжении строителя могут быть крупные блоки различной величины и формы.

    У химика, правда, эти блоки невидимы: они невероятно малых размеров.

   Самые простые и удобные звенья для создания цепочек - мономеры, имеющие форму веточки из двух и более углеродных атомов с выступающими по бокам атомами водорода, при условии, что внутри молекулы есть двойные или тройные связи. Атомы в молекуле мономера могут располагаться и в виде колец. Тогда двойные связи могут оказаться необязательными. Мономеров существует превеликое множество, и наш “архитектор” - химик может располагать большим числом сортов строительных кирпичей и блоков, чем архитектор-строитель.   Простейший из мономеров - газ этилен. Многие другие важные мономеры представляют собой тот же этилен, в котором один из атомов водорода замещен на тот или иной радикал.

   Но выбором мономеров планирование ”архитектуры” будущих молекул-гигантов не ограничивается. Молекулы этилена, в каком бы порядке их ни   соединяли друг с другом, дают полимер, отличающийся от мономера только своей длиной. Такая структура, вообще говоря, особо благоприятна для получения волокнистых веществ.

   Картина значительно усложняется, когда на место одиночного водородного атома сбоку цепочки присоединена целая группа атомов, как, например, у пропилена. Цепочка полимера, ”собранного” из таких мономеров, может принять уже три различных вида: мономеры соединены как попало, и их боковые группы ”смотрят” в любые стороны; боковые группы расположены все по одну сторону цепочки полимера(такие полимеры называются    и з о т а к т и ч е с к и м и); боковые группы располагаются по

обеим сторонам цепочки, но в каком-то определённом порядке.

    Теперь не трудно представить себе, какое огромное количество вариантов можно составить, имея в своем распоряжении столь богатые возможности комбинировать расположение мономеров в цепочке полимера!

    Цепочки, у которых все боковые группы мономеров направлены в одну сторону (“изо”), легко размещаются параллельно друг другу и образуют частично кристаллическую структуру. А цепочки с беспорядочным размещением боковых групп более характерны для аморфных (стекловидных) структур вещества. Блоки различных полимеров ,в свою очередь, тоже могут соединяться друг с