|
 1861 m. Įvyko puikus įvykis - į cukrų panaši medžiaga pirmą kartą buvo sukurta chemiko mėgintuvėlyje!
Nereikia nė sakyti apie šio įvykio reikšmingumą? Pasaulio gyventojų skaičius padvigubėja kas 60–100 metų. Jam reikia vis daugiau maisto. Tam ariamos naujos žemės, gerinama žvejyba ir pan. Tada Butlerovas gavo cukraus, apdorodamas formaldehidą kalkių vandeniu. Kodėl reikia toliau auginti cukranendrių ir cukrinių runkelių plantacijas? Maistą - pirmiausia cukrų, tada baltymus - galima sukurti dirbtinai!
Bet jei dabar ieškosite dirbtinio maisto, jo nerasite, nors praėjo šimtmetis nuo cukraus sintezės. Chemikai susipainiojo kortelėse ... Tačiau neaplenkime savęs.
 Matematikoje dvi visada yra dvi, tačiau organinėje chemijoje dvi molekulės, sudarytos iš tų pačių atomų ta pačia tvarka, nebūtinai yra lygiavertės viena kitai. O to „kaltininkas“ yra erdvinė molekulių struktūra.
Kas tai yra? Jūs turite penkis pirštus ant abiejų rankų. Jų išdėstymo tvarka yra ta pati. Bet pabandykite, sumaišęs pirštines, kairę uždėkite ant dešinės rankos. Kairę nuo dešinės skiria erdvinė struktūra.
Polimerų molekulės - šios milžiniškos atskirų mažų molekulių vienetų grandinės, vadinamos monomerais, yra griežtai orientuotos erdvėje viena kitos atžvilgiu ir šiuo požiūriu yra tarsi pirštinės. Kai kurios iš šių molekulių išduoda savo erdvines charakteristikas tuo, kad kai kurios iš jų, pasisukusios, pasuka poliarizuotą šviesos pluoštą į dešinę, o kitos - į kairę. Gyvūnų ir žmonių kūnas susideda tik iš pakreipiamų baltymų molekulių. Dekstroratorinių molekulių organizmas tiesiog neįsisavina. Jie jam „nevalgomi“. Kadangi sintetiniai produktai yra dešiniųjų ir pasukamųjų molekulių mišinys, tada ...
Pasirodo, kad nepakanka norint gauti reikiamą medžiagą. Taip pat būtina išmesti kiekvienos molekulės architektūrą. Taigi kiekviena molekulėje esanti atomų grupė kosmose užima griežtai apibrėžtą vietą. Ir jei šios taisyklės nesilaikoma net kuriant technines polimerines medžiagas, tada rezultatai nuvilia.
Taigi, pavyzdžiui, yra polistirenas ir polistirenas. Polistirenas, iš kurio dabar gaminama daugybė namų apyvokos reikmenų, yra amorfiškas. Jo molekulinė struktūra yra tarsi nepraeinamas tankumynas, kur stiebai, šakos, šaknys sumaišomi netvarkoje.
 Bet jei polistireno molekulės būtų orientuotos erdvėje, išdėstytos griežta tvarka, kaip augalai, pasėti kvadratiniu lizdu, tada toks polistirenas būtų labai mažai panašus į jo „neorganizuotą“ bendravardį. Jei amorfinio polistireno lydymosi temperatūra yra 80 laipsnių, tai „organizuotas“ polistirenas (tokios medžiagos molekulės vadinamos stereoreguliariais) - 240 laipsnių. Skirtumas! Be to, stereoreguliacinis polimeras yra dvigubai stipresnis.
Nesunku įsivaizduoti, kokį šuolį padarytų nacionalinė ekonomika, jei gamyklos gamintų tik stereo-reguliarius polimerus! Ir kiek padidėtų tikimybė pakeisti natūralius produktus sintetiniais produktais!
Bet molekulė nėra namas, o medžiaga nėra miestas, kurį galima pastatyti taip, kaip jums patinka. Sunku įsivaizduoti „pastolius“ kiekvienai iš daugybės trilijonų molekulių.
Štai kodėl visi bandymai gauti grynus stereoreguliuojamus polimerus nebuvo labai skatinantys. Geriausiu atveju, naudojant specialius katalizatorius, buvo galima gauti mišinius, kuriuose aštuoniasdešimt procentų molekulių buvo orientuoti, o dvidešimt - netvarkingi. Šios „neorganizuotos“ molekulės iškart pablogino medžiagos kokybę.
Buvo aišku, kad ateities medžiagos nepavyksta gauti naudojant senus metodus, reikia ieškoti naujų būdų.Vienu metu SSRS mokslų akademijos Petrocheminės sintezės tyrimų instituto laboratorijoje jie rado vieną iš būdų tai padaryti.
Čia jiems pavyko pastatyti „pastolius“ stereoregulinėms polimerų molekulėms surinkti. Bet šios molekulės negalima pamatyti net elektroniniame mikroskope.
Paaiškėjo, kad „pastoliai“ yra kitos medžiagos - karbamido - molekulės.
Šiek tiek supaprastindami galime pasakyti, kad karbamido molekulė turi kvadrato formą. Kristalizuojant gryną karbamidą, kvadratai sujungiami poromis, formuojant rombą.
Bet, sąveikaujant su angliavandeniliu (kuris yra monomeras), karbamido molekulės jungiasi ne į dvi, o į tris. Susidaro šešiakampis, kuris „užfiksuoja“ monomero molekulę.
 Kaip ir korio korio lervos, monomerų molekulės dabar guli karbamido kristaluose. Jie griežtai išdėstyti krištolo gardelės viduje, užima tam tikrą vietą erdvėje. Jei mes dabar „susiejame“ monomerus vienas su kitu, tai yra, susiejame juos su cheminiu ryšiu, tada stereoreguliarus polimeras yra paruoštas ...
Monomerų „susiejimas“ atliekamas švitinant. Radiacijos mikrodalelės sužadina monomerų lervas, priverčia jas susikibti už rankų. Apšvitinimo polimerizaciją galima atlikti per kelias sekundes, o naudojant katalizatorius - kelias valandas. Tai gali būti atliekama bet kokiu materijos tūriu, jei tik emiterio galia yra pakankama.
Geri metaliniai pastoliai, pasibaigus statyboms, išmontuojami ir perkeliami į naują statybą. Taip yra ir čia. Baigus polimerizaciją, karbamidas ištirpinamas vandenyje ir gaunamas grynas polimeras, o karbamidas vėl gali būti visiškai panaudotas tam pačiam procesui.
Tačiau karbamido kristalinėje gardelėje polimerizuotis gali tik monomerai, kurie yra jo kanalo, kurį sudaro jo molekulių šešiakampiai, viduje. Tokiu būdu su angliavandeniliais gali sąveikauti ne tik karbamidas. Dabar mokslininkai ieško medžiagų, kurios kristalizuodamosi formuoja skirtingo dydžio ir formos kanalus ir kurios dėl to galėtų būti „pastoliai“ įvairioms polimerinėms medžiagoms.
Molekulės su tam tikra architektūra ... Medžiagos, pagamintos pagal projektą ... Tai yra didžiulis žingsnis į priekį chemijoje.
Gavrilova N.V.
|
