|
 1861-ben kiemelkedő esemény történt - először cukorszerű anyagot hoztak létre egy vegyész kémcsőben!
Felesleges mondanom az esemény jelentőségéről? A világ népessége 60-100 évente megduplázódik. Egyre több ételre van szüksége. Ehhez új földeket szántanak fel, javítják a halászatot stb. És akkor Butlerov cukrot kapott a formaldehid mészvízzel történő kezelésével. Miért kell folytatni a cukornád és a cukorrépa ültetvények művelését? Az étel - először cukor, majd fehérjék - mesterségesen létrehozható!
De ha most mesterséges ételt keres, akkor nem találja meg, bár egy évszázad telt el a cukor szintézise óta. A vegyészek összezavarodott kártyákat kaptak ... Azonban ne lépjünk előre magunk előtt.
 A matematikában a kettő mindig kettő, a szerves kémia esetében azonban két azonos atomokból álló molekula azonos sorrendben nem feltétlenül egyenértékű egymással. És ennek a "tettese" a molekulák térszerkezete.
Ami? Öt ujjad van mindkét kezeden. Elrendezésük sorrendje ugyanaz. De próbáld meg, miután összekeverted a kesztyűt, tedd a bal kezét a jobb kezére. A térszerkezet az, ami megkülönbözteti a bal és a jobb oldalt.
A polimer molekulák - ezek a kis molekuláknak nevezett óriási láncok, az úgynevezett monomerek - szigorúan térben vannak orientálva egymáshoz képest, és ebből a szempontból olyanok, mint a kesztyűk. Ezen molekulák némelyike adja meg térbeli jellemzőit, mivel egyesek forgatásukkor a polarizált fénysugarat jobbra, mások pedig balra fordítják. Az állatok és az emberek teste csak felforduló fehérjemolekulákból áll. A dektrotoráló molekulákat a test egyszerűen nem szívja fel. "Nem ehetők" számára. És mivel a szintetikus termékek a jobb és a mozgásirányú molekulák keverékei, akkor ...
Kiderült, hogy nem elég a szükséges anyag megszerzése. Szükség van az egyes molekulák architektúrájának felszámolására is. Tehát egy molekula egyes atomcsoportjai az űrben szigorúan meghatározott helyet foglalnak el. És ha ezt a szabályt még a technikai polimer anyagok készítésekor sem tartják be, akkor az eredmények kiábrándítóak.
Tehát van például polisztirol és polisztirol. A polisztirol, amelyből ma már sok háztartási cikk készül, amorf. Molekulaszerkezete olyan, mint egy áthatolhatatlan bozót, ahol a szárak, ágak, gyökerek összekeverednek egy rendetlenségben.
 De ha a polisztirolmolekulák a térben orientálódnának, szigorú sorrendben rendeződnének, mint a négyzetes beágyazással elvetett növények, akkor az ilyen polisztirol nagyon kevés lenne, mint a "rendezetlen" névrész. Ha az amorf polisztirol olvadáspontja 80 fok, akkor a "szervezett" polisztirol (az ilyen anyag molekuláit sztereoregulárisnak nevezzük) - 240 fok. Különbség! Ezenkívül a sztereoreguláris polimer kétszer olyan erős.
Könnyen elképzelhető, milyen ugrást tenne a nemzetgazdaság, ha a gyárak csak sztereoreguláris polimereket állítanának elő! És mennyire nőne a természetes termékek cseréjének esélye a szintetikus termékekre!
De a molekula nem ház, és egy anyag nem olyan város, amelyet építhet, ahogy tetszik. Nehéz elképzelni egy "állványt" a sok billió molekula mindegyikéhez.
Éppen ezért minden kísérlet tiszta sztereoreguláris polimerek előállítására nem volt túl biztató. Legjobb esetben speciális katalizátorok segítségével lehetett olyan keverékeket előállítani, amelyekben a molekulák nyolcvan százaléka orientálódott, húsz pedig rendezetlen volt. Ezek a "rendezetlen" molekulák azonnal rontották az anyag minőségét.
Világos volt, hogy a jövő anyagait nem lehet a régi módszerekkel megszerezni, új utakat kell keresni.És egy időben a Szovjetunió Tudományos Akadémia Petrokémiai Szintézis Kutatóintézetének laboratóriumában megtalálták ennek egyik módját.
Itt sikerült "állványokat" építeniük a sztereoreguláris polimer molekulák összeállításához. De maga ez a molekula még elektronmikroszkópban sem látható.
Az "állvány" egy másik anyag - a karbamid - molekuláinak bizonyult.
Némileg leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy a karbamid molekula négyzet alakú. A tiszta karbamid kristályosodása során a négyzetek párban kapcsolódnak, és rombuszt alkotnak.
De a szénhidrogénnel (amely monomer) kölcsönhatásba lépve a karbamidmolekulák nem kettőbe, hanem háromba egyesülnek. Hatszög képződik, amely "megfogja" a monomer molekulát.
 Mint a méhsejt lárvái, a monomer molekulák most is karbamidkristályokban fekszenek. Szigorú sorrendben helyezkednek el a kristályrács belsejében, bizonyos helyet foglalnak el a térben. Ha most „összekapcsoljuk” a monomereket egymással, vagyis összekapcsoljuk őket kémiai kötéssel, akkor a sztereoreguláris polimer készen áll ...
A monomerek "térhálósítását" besugárzással végezzük. A sugárzás mikrorészecskéi gerjesztik a monomer lárvákat, kézen fogva látszanak. A besugárzási polimerizáció másodpercek alatt elvégezhető, míg a katalizátorok órákig tarthatnak. Bármilyen térfogatú anyagban végezhető, amennyiben a sugárzó ereje elegendő.
A jó fémállványokat az építkezés befejezése után szétszerelik, és új építésűvé teszik. Tehát itt van. Amikor a polimerizáció befejeződött, a karbamidot vízben oldjuk, tiszta polimert kapunk, és a karbamid ismét teljesen felhasználható ugyanahhoz az eljáráshoz.
A karbamid kristályrácsán azonban csak monomerek polimerizálódhatnak, amelyek a molekulái hatszögei által alkotott csatornán belül helyezkednek el. De nemcsak a karbamid kölcsönhatásba léphet a szénhidrogénekkel. Most a tudósok olyan anyagokat keresnek, amelyek kristályosodva különböző méretű és alakú csatornákat képeznek, és amelyek ezért "állványként" szolgálhatnak a különféle polimer anyagok számára.
Adott architektúrájú molekulák ... Tervrajz szerint felépített anyagok ... Ez hatalmas előrelépés a kémia területén.
Gavrilova N.V.
|
