Получение растворов высокомолекулярных веществ.
Растворы высокомолекулярных соединений образуются самопроизвольно и для их устойчивости не требуется вводить стабилизирующие вещества. Все высокомолекулярные вещества состоят главным образом из цепных линейных структур, отдельные звенья которых связаны между собой прочными химическими связями, в результате чего молекулярные цепи сохраняются как в твердых полимерах, так и в растворах. Образование высокомолекулярных веществ из низкомолекулярных происходит двумя методами: полимеризацией и поликонденсацией.
Полимеризацией называется соединение молекул низкомолекулярного вещества с образованием высокополимера такого же элементарного состава, как и исходное вещество. Так, при полимеризации винилхлорида получается высокомолекулярное соединение — поливинилхлорид:
Соединение молекул винилхлорида в данном случае происходит за счет раскрытия двойных связей. Молекулярная масса образующегося поливинилхлорида достигает 90 000 углеродных единиц.
Напомним, что молекулы низкомолекулярных веществ, образующие полимер, называются мономерами (или звеньями), а их число в макромолекуле носит название степени полимеризации.
Продукты полимеризации разнородных мономеров называются сополимерами. В качестве примера можно назвать сополимер винилхлорида и винилацетата:
Поликонденсацией называется образование полимера из низкомолекулярных веществ с отщеплением от них атомов или групп атомов и образованием воды, спирта или других соединений. Элементарный состав продукта поликонденсации отличается от исходных веществ. В качестве примера можно назвать образование белков путем поликонденсации
аминокислот с отщеплением воды:
При поликонденсации одновременно с высокомолекулярным соединением образуется низкомолекулярное вещество, что позволяет считать эти реакции как бы реакциями обмена.
Типичным примером поликонденсации может служить реакция образования ортокремниевой кислоты:
Дальнейшая конденсация приводит к образованию макромолекул следующего строения:
Опыт показывает, что растворы ортокремниевой кислоты неустойчивы во времени и имеют тенденцию образовать мицеллы или переходить в студень.
Некоторые высокомолекулярные вещества могут быть получены как полимеризацией, так и поликонденсацией. Так, полиэтилен-оксид можно получить полимеризацией окиси этилена:
а также поликонденсацией этиленгликоля (по Коршаку):
Высокомолекулярные системы образуются также из длинных цепных молекул (или макромолекул), которые, в свою очередь, были получены методами полимеризации или поликонденсации.
К высокомолекулярным системам относятся различные полимеры с линейными гибкими макромолекулами (каучук, эластомеры), линейными жесткими макромолекулами (целлюлоза и ее эфиры), спиральными макромолекулами (крахмал, гликоген) и др.
Для образования цепей полимерных соединений могут служить не только углерод или кремний, как считалось еще недавно, но и алюминий, бор, титан, фосфор, магний и многие другие элементы. Таким образом, высокомолекулярные соединения могут иметь как органическую, так и неорганическую природу.
При небольшой степени поликонденсации (если молекулы содержат до десяти атомов кремния) получаются жидкости, применяемые в качестве смазочных масел. При более высокой степени поликонденсации получаются вещества, имеющие характер смол.
Синтетические полимеры нашли широкое применение в сельском хозяйстве для создания агрономически важной оструктуренности почвы. Искусственное оструктуривание почв осуществляется введением в почву небольших количеств структурообразующих веществ. Начиная примерно с 1950 г. в ряде стран в качестве структурообразующих веществ стали применять высокомолекулярные соединения — полимеры и сополимеры, главным образом состоящие из производных акриловой СН2 = СН—СООН, метакриловой СН2 = С(СН3)— СООН и малеиновой СООН—СН = СН—СООН кислот. Внесение, например, сополимера, состоящего из метакриловой кислоты (60%) и метакриламида (40%), всего лишь в количестве 0,001% от массы почвы существенно увеличивает водопрочность структурыПомимо синтетических высокомолекулярных соединений, широкое распространение в народном хозяйстве имеют и так называемые искусственные высокомолекулярные соединения. Это природные высокомолекулярные соединения, подвергшиеся химической обработке. Искусственные полимеры в громадных количествах получают в промышленности в виде производных целлюлозы: нитроцеллюлоза, ацетилцеллюлоза, вискоза и др. Из этих веществ получают нитролаки, искусственную кожу, бездымный порох, целлулоид, искусственный шелк, негорючую кинопленку и т. п. Продуктом химической обработки казеина является, например, искусственный роговидный материал галалит, который широко используется в производстве предметов массового потребления.
Дата добавления: 2016-02-20; просмотров: 984;