|
 1861 hände en enastående händelse - en sockerliknande substans skapades först i en kemists provrör!
Det behöver inte sägas om betydelsen av denna händelse? Jordens befolkning fördubblas vart 60-100 år. Han behöver mer och mer mat. För detta plogas nya länder, fisket förbättras och så vidare. Och sedan fick Butlerov socker genom att behandla formaldehyd med kalkvatten. Varför fortsätta odla sockerrörs- och sockerbetor? Mat - först socker, sedan proteiner - kan skapas på ett konstgjort sätt!
Men om du nu letar efter konstgjord mat kommer du inte att hitta den, även om ett sekel har gått sedan syntesen av socker. Kemister fick förvirrade kort ... Låt oss dock inte gå före oss själva.
 I matematik är två alltid två, men i organisk kemi är två molekyler som består av samma atomer, i samma ordning, inte nödvändigtvis ekvivalenta med varandra. Och den "skyldige" till detta är molekylernas rumsliga struktur.
Vad det är? Du har fem fingrar på båda händerna. Ordningen på deras arrangemang är densamma. Men försök, ha blandat ihop handskarna och lägg den vänstra på höger hand. Den rumsliga strukturen är det som skiljer vänster från höger.
Polymermolekyler - dessa gigantiska kedjor av enskilda enheter av små molekyler som kallas monomerer - är strikt orienterade i rymden i förhållande till varandra och är i detta avseende som handskar. Några av dessa molekyler ger ut sina rumsliga egenskaper genom att vissa av dem, när de roteras, vrider den polariserade ljusstrålen åt höger, medan andra - till vänster. Kroppen hos djur och människor består endast av levorotatoriska proteinmolekyler. Dextrorotatoriska molekyler absorberas helt enkelt inte av kroppen. De är "inte ätbara" för honom. Och eftersom syntetiska produkter är en blandning av rätta och levorotatoriska molekyler, då ...
Det visar sig att det inte räcker för att få det nödvändiga ämnet. Det är också nödvändigt att kasta arkitekturen för varje molekyl. Så att varje grupp atomer i en molekyl upptar en strikt definierad plats i rymden. Och om denna regel inte följs även när man skapar tekniska polymermaterial är resultaten en besvikelse.
Så till exempel finns det polystyren och polystyren. Polystyren, från vilken många hushållsartiklar nu tillverkas, är amorft. Dess molekylära struktur är som en ogenomtränglig snår, där stjälkar, grenar, rötter blandas i en röran.
 Men om polystyrenmolekylerna var orienterade i rymden, ordnade i en strikt ordning, som växter som såddes på ett kvadratiskt kapslat sätt, skulle sådan polystyren vara väldigt lite som den "oorganiserade" namnet. Om amorf polystyren har en smältpunkt på 80 grader, då "organiserad" polystyren (molekyler av ett sådant ämne kallas stereoregulär) - 240 grader. Skillnad! Dessutom är den stereoregulära polymeren dubbelt så stark.
Det är lätt att föreställa sig vilket språng den nationella ekonomin skulle göra om fabrikerna bara producerade stereo-vanliga polymerer! Och hur mycket skulle chansen att ersätta naturliga produkter öka med syntetiska produkter!
Men en molekyl är inte ett hus, och ett ämne är inte en stad som kan byggas som du vill. Det är svårt att föreställa sig en "byggnadsställning" för var och en av de många biljoner molekyler.
Det är därför alla försök att erhålla rena stereoregulära polymerer inte har varit särskilt uppmuntrande. I bästa fall var det med hjälp av speciella katalysatorer möjligt att få blandningar där åttio procent av molekylerna var orienterade och tjugo var i oordning. Dessa "oorganiserade" molekyler försämrade omedelbart materialets kvalitet.
Det stod klart att framtidens material inte kunde erhållas med de gamla metoderna; nya vägar måste sökas.Och vid ett tillfälle i laboratoriet vid Scientific Research Institute of Petrochemical Synthesis of the USSR Academy of Sciences fann de ett av sätten till detta.
Här lyckades de bygga "byggnadsställningar" för montering av stereoregulära polymermolekyler. Men denna molekyl i sig kan inte ses ens i ett elektronmikroskop.
"Byggnadsställningen" visade sig vara molekyler av ett annat ämne - urea.
Att förenkla något kan vi säga att ureamolekylen har formen av en kvadrat. Under kristallisation av ren urea är kvadraterna kopplade i par och bildar en romb.
Men interagerar med ett kolväte (som är en monomer), urea-molekyler kombineras inte i två utan i tre. En sexkant bildas som "fångar" monomermolekylen.
 Liksom larver i en bikaka ligger nu monomermolekyler i urea-kristaller. De är placerade inuti kristallgitteret i en strikt ordning och intar en viss position i rymden. Om vi nu "tvärbindar" monomererna till varandra, det vill säga länkar dem med en kemisk bindning, så är den stereoregulära polymeren redo ...
"Tvärbindning" av monomerer görs genom bestrålning. Strålningens mikropartiklar väcker monomerlarver, får dem att tycka hålla i händerna. Bestrålningspolymerisation kan göras på några sekunder, medan det med katalysatorer kan ta timmar. Det kan ledas i vilken volym som helst, så länge emitterns kraft är tillräcklig.
Bra metallställningar efter avslutad konstruktion demonteras och tas till nybyggnad. Så det är här. När polymerisationen är klar löses karbamid i vatten och en ren polymer erhålls, och karbamid kan återigen användas fullständigt för samma process.
På kristallgitteret av urea kan emellertid endast monomerer polymerisera, vilka placeras inuti kanalen som bildas av hexagonerna i dess molekyler. Men inte bara urea kan interagera med kolväten på detta sätt. Nu letar forskare efter ämnen som kristalliserar bildar kanaler av olika storlek och form och som därför kan fungera som "byggnadsställning" för en mängd olika polymera ämnen.
Molekyler med en given arkitektur ... Ämnen som byggs enligt en plan ... Detta är ett stort steg framåt inom kemi.
Gavrilova N.V.
|
