|
 I 1861 skjedde en enestående begivenhet - et sukkerlignende stoff ble først opprettet i en kjemikeres prøverør!
Unødvendig å si om betydningen av denne hendelsen? Jordens befolkning dobler hvert 60-100 år. Han trenger mer og mer mat. For dette blir nye land brøytet, fisket forbedres og så videre. Og så fikk Butlerov sukker ved å behandle formaldehyd med kalkvann. Hvorfor fortsette å dyrke sukkerrør og sukkerroeplantasjer? Mat - først sukker, deretter proteiner - kan opprettes kunstig!
Men hvis du nå ser etter kunstig mat, vil du ikke finne den, selv om det er gått et århundre siden syntesen av sukker. Kjemikere fikk forvirrede kort ... La oss imidlertid ikke komme foran oss selv.
 I matematikk er to alltid to, men i organisk kjemi er to molekyler sammensatt av de samme atomene, i samme rekkefølge, ikke nødvendigvis likeverdige med hverandre. Og "synderen" av dette er den romlige strukturen til molekyler.
Hva det er? Du har fem fingre på begge hender. Deres rekkefølge er den samme. Men prøv å ha blandet hanskene, legg den venstre på høyre hånd. Den romlige strukturen er det som skiller venstre fra høyre.
Polymermolekyler - disse gigantiske kjedene av individuelle enheter av små molekyler kalt monomerer - er strengt orientert i rommet i forhold til hverandre og er i denne forbindelse som hansker. Noen av disse molekylene gir ut sine romlige egenskaper ved at noen av dem, når de roteres, dreier den polariserte lysstrålen til høyre, mens andre - til venstre. Kroppen av dyr og mennesker består bare av levorotatoriske proteinmolekyler. Dextrorotatory molekyler blir ganske enkelt ikke absorbert av kroppen. De er "ikke spiselige" for ham. Og siden syntetiske produkter er en blanding av rette og levorotatoriske molekyler, så ...
Det viser seg at det ikke er nok å få det nødvendige stoffet. Det er også nødvendig å avhende arkitekturen til hvert molekyl. Slik at hver gruppe atomer i et molekyl opptar et strengt definert sted i rommet. Og hvis denne regelen ikke blir fulgt selv når du lager tekniske polymermaterialer, er resultatene skuffende.
Så for eksempel er det polystyren og polystyren. Polystyren, som det nå er laget av mange husholdningsartikler, er amorf. Dens molekylære struktur er som en ugjennomtrengelig kratt, der stilker, grener, røtter blandes sammen i et rot.
 Men hvis polystyrenmolekylene var orientert i rommet, ordnet i en streng rekkefølge, som planter sådd på en firkantet nestet måte, ville slik polystyren være veldig lite som den “uorganiserte” navnebroren. Hvis amorf polystyren har et smeltepunkt på 80 grader, så "organisert" polystyren (molekyler av et slikt stoff kalles stereoregulært) - 240 grader. Forskjell! I tillegg er den stereoregulære polymeren dobbelt så sterk.
Det er lett å forestille seg hvilket sprang den nasjonale økonomien ville gjort hvis fabrikkene produserte bare stereo-vanlige polymerer! Og hvor mye vil sjansene for å erstatte naturlige produkter øke med syntetiske produkter!
Men et molekyl er ikke et hus, og et stoff er ikke en by som kan bygges slik du vil. Det er vanskelig å forestille seg et "stillas" for hver av de mange billioner molekyler.
Dette er grunnen til at alle forsøk på å oppnå rene stereoregulære polymerer ikke har vært veldig oppmuntrende. I beste fall var det ved hjelp av spesielle katalysatorer mulig å oppnå blandinger der åtti prosent av molekylene var orientert, og tjue var i uorden. Disse "uorganiserte" molekylene ødela umiddelbart materialets kvalitet.
Det var tydelig at fremtidens materialer ikke kunne skaffes ved hjelp av de gamle metodene; nye måter måtte søkes.Og på et tidspunkt i laboratoriet til Research Institute of Petrochemical Synthesis of the USSR Academy of Sciences fant de en av måtene til dette.
Her klarte de å bygge "stillas" for montering av stereoregulære polymermolekyler. Men dette molekylet i seg selv kan ikke sees selv i et elektronmikroskop.
"Stillaset" viste seg å være molekyler av et annet stoff - urea.
Når vi forenkler noe, kan vi si at urea-molekylet har form som et kvadrat. Under krystallisering av ren urea er kvadratene koblet sammen parvis og danner en rombe.
Men i samspill med et hydrokarbon (som er en monomer), kombineres urea-molekyler ikke i to, men i tre. Det dannes en sekskant som "fanger" monomermolekylet.
 Som larver i en bikake ligger monomermolekyler nå i urea-krystaller. De er plassert inne i krystallgitteret i en streng rekkefølge, inntar en viss posisjon i rommet. Hvis vi nå "kryssbinder" monomerene til hverandre, dvs. koble dem med en kjemisk binding, så er den stereoregulære polymeren klar ...
"Tverrbinding" av monomerer gjøres ved bestråling. Mikropartikler av stråling vekker monomerlarver, slik at de ser ut til å holde hender. Bestrålingspolymerisering kan utføres på få sekunder, mens det med katalysatorer kan ta timer. Den kan ledes i et hvilket som helst volum materie, så lenge emitterens kraft er tilstrekkelig.
God metallstillas etter endt konstruksjon demonteres og føres til nybygg. Så det er her. Når polymerisasjonen er fullført, oppløses urea i vann og en ren polymer oppnås, og urea kan igjen brukes fullt ut for den samme prosessen.
På krystallgitteret av urea kan imidlertid bare monomerer polymerisere, som er plassert inne i kanalen som dannes av sekskantene i molekylene. Men ikke bare urea kan samhandle med hydrokarboner på denne måten. Nå leter forskere etter stoffer som, krystalliserer, danner kanaler av annen størrelse og form, og som derfor kan tjene som "stillas" for en rekke polymere stoffer.
Molekyler med en gitt arkitektur ... Stoffer som er bygget etter en blåkopi ... Dette er et stort skritt fremover i kjemi.
Gavrilova N.V.
|
