|
 Το 1861, συνέβη ένα εξαιρετικό γεγονός - μια ουσία που μοιάζει με ζάχαρη δημιουργήθηκε για πρώτη φορά σε δοκιμαστικό σωλήνα χημικού!
Περιττό να πούμε για τη σημασία αυτού του γεγονότος; Ο πληθυσμός της Γης διπλασιάζεται κάθε 60-100 χρόνια. Χρειάζεται όλο και περισσότερο φαγητό. Για αυτό, οργώνονται νέες εκτάσεις, βελτιώνεται η αλιεία και ούτω καθεξής. Και τότε ο Μπάτλεροφ πήρε ζάχαρη με επεξεργασία φορμαλδεΰδης με νερό ασβέστη. Γιατί να συνεχίσετε την καλλιέργεια ζαχαροκάλαμου και ζαχαρότευτλων; Τρόφιμα - πρώτη ζάχαρη και μετά πρωτεΐνες - μπορεί να δημιουργηθεί τεχνητά!
Αλλά αν τώρα ψάχνετε για τεχνητή τροφή, δεν θα το βρείτε, αν και έχει περάσει ένας αιώνα από τη σύνθεση της ζάχαρης. Οι χημικοί μπερδεύτηκαν τα χαρτιά ... Ωστόσο, ας μην προχωρήσουμε μπροστά μας.
 Στα μαθηματικά, δύο είναι πάντα δύο, αλλά στην οργανική χημεία, δύο μόρια που αποτελούνται από τα ίδια άτομα, με την ίδια σειρά, δεν είναι απαραίτητα ισοδύναμα μεταξύ τους. Και ο «ένοχος» είναι η χωρική δομή των μορίων.
Τι είναι? Έχετε πέντε δάχτυλα και στα δύο χέρια. Η παραγγελία τους είναι η ίδια. Αλλά δοκιμάστε, αφού αναμίξετε τα γάντια, βάλτε το αριστερό στο δεξί χέρι. Η χωρική δομή είναι αυτό που διακρίνει αριστερά από δεξιά.
Τα πολυμερή μόρια - αυτές οι γιγαντιαίες αλυσίδες μεμονωμένων μονάδων μικρών μορίων που ονομάζονται μονομερή - είναι αυστηρά προσανατολισμένα στο διάστημα το ένα με το άλλο και από αυτή την άποψη είναι σαν γάντια. Μερικά από αυτά τα μόρια δίνουν τα χωρικά χαρακτηριστικά τους στο ότι μερικά από αυτά, όταν περιστρέφονται, γυρίζουν την πολωμένη ακτίνα φωτός προς τα δεξιά, ενώ άλλα - προς τα αριστερά. Το σώμα των ζώων και των ανθρώπων αποτελείται μόνο από μόρια της Levorotatory πρωτεΐνης. Τα δεξιόστροφα μόρια απλά δεν απορροφώνται από τον οργανισμό. Δεν είναι «βρώσιμα» γι 'αυτόν. Και δεδομένου ότι τα συνθετικά προϊόντα είναι ένα μείγμα σωστών και Levorotatory μορίων, τότε ...
Αποδεικνύεται ότι δεν αρκεί η λήψη της απαιτούμενης ουσίας. Είναι επίσης απαραίτητο να απορρίπτεται η αρχιτεκτονική κάθε μορίου. Έτσι ώστε κάθε ομάδα ατόμων σε ένα μόριο καταλαμβάνει μια αυστηρά καθορισμένη θέση στο διάστημα. Και αν αυτός ο κανόνας δεν τηρείται ακόμη και κατά τη δημιουργία τεχνικών πολυμερών υλικών, τότε τα αποτελέσματα είναι απογοητευτικά.
Έτσι, για παράδειγμα, υπάρχει πολυστυρόλιο και πολυστυρένιο. Η πολυστυρόλιο, από την οποία κατασκευάζονται πολλά είδη οικιακής χρήσης, είναι άμορφη. Η μοριακή του δομή είναι σαν ένα αδιαπέραστο άλσος, όπου στελέχη, κλαδιά, ρίζες αναμιγνύονται σε χάος.
 Αλλά εάν τα μόρια πολυστυρολίου ήταν προσανατολισμένα στο διάστημα, διατεταγμένα με αυστηρή σειρά, όπως φυτά που φυτεύτηκαν με τετράγωνο φωτισμό, τότε αυτό το πολυστυρόλιο θα ήταν πολύ λίγο σαν το «ανοργάνωτο» όνομά του. Εάν το άμορφο πολυστυρόλιο έχει σημείο τήξης 80 βαθμών, τότε το «οργανωμένο» πολυστυρόλιο (τα μόρια μιας τέτοιας ουσίας ονομάζονται στερεοκανονικά) - 240 μοίρες. Διαφορά! Επιπλέον, το στερεο-κανονικό πολυμερές είναι διπλάσιο.
Είναι εύκολο να φανταστεί κανείς τι άλμα θα έκανε η εθνική οικονομία εάν τα εργοστάσια παρήγαγαν μόνο στερεο-κανονικά πολυμερή! Και πόσες πιθανότητες θα αυξήσει η αντικατάσταση των φυσικών προϊόντων με συνθετικά προϊόντα!
Αλλά ένα μόριο δεν είναι ένα σπίτι, και μια ουσία δεν είναι μια πόλη που μπορεί να χτιστεί όπως θέλετε. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ένα «ικρίωμα» για καθένα από τα πολλά τρισεκατομμύρια μόρια.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο όλες οι προσπάθειες απόκτησης καθαρών στερεο-κανονικών πολυμερών δεν ήταν πολύ ενθαρρυντικές. Στην καλύτερη περίπτωση, με τη βοήθεια ειδικών καταλυτών, ήταν δυνατή η λήψη μιγμάτων στα οποία ογδόντα τοις εκατό των μορίων ήταν προσανατολισμένα και είκοσι ήταν σε διαταραχή. Αυτά τα «αποδιοργανωμένα» μόρια υποβάθμισαν αμέσως την ποιότητα του υλικού.
Ήταν σαφές ότι τα υλικά του μέλλοντος δεν θα μπορούσαν να ληφθούν χρησιμοποιώντας τις παλιές μεθόδους · έπρεπε να αναζητηθούν νέοι τρόποι.Και κάποτε στο εργαστήριο του Ερευνητικού Ινστιτούτου Πετροχημικής Σύνθεσης της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ βρήκαν έναν από τους τρόπους για αυτό.
Εδώ κατάφεραν να κατασκευάσουν "ικριώματα" για τη συναρμολόγηση στερεο-κανονικών μορίων πολυμερούς. Αλλά αυτό το μόριο δεν μπορεί να φανεί ακόμη και σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Το "ικριώματα" αποδείχθηκε ότι είναι μόρια μιας άλλης ουσίας - της ουρίας.
Απλοποιώντας κάπως, μπορούμε να πούμε ότι το μόριο της ουρίας έχει το σχήμα ενός τετραγώνου. Κατά την κρυστάλλωση της καθαρής ουρίας, τα τετράγωνα συνδέονται σε ζεύγη, σχηματίζοντας έναν ρόμβο.
Όμως, αλληλεπιδρώντας με έναν υδρογονάνθρακα (που είναι ένα μονομερές), τα μόρια ουρίας δεν συνδυάζονται σε δύο, αλλά σε τρία. Σχηματίζεται ένα εξάγωνο, το οποίο "συλλαμβάνει" το μόριο του μονομερούς.
 Όπως οι προνύμφες σε μια κηρήθρα, τα μονομερή μόρια βρίσκονται τώρα σε κρύσταλλα ουρίας. Βρίσκονται μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα σε αυστηρή σειρά, καταλαμβάνουν μια συγκεκριμένη θέση στο διάστημα. Αν τώρα «διασυνδέσουμε» τα μονομερή μεταξύ τους, δηλαδή, τα συνδέσουμε με χημικό δεσμό, τότε το στερεο-κανονικό πολυμερές είναι έτοιμο ...
Η "διασταύρωση" των μονομερών γίνεται με ακτινοβόληση. Τα μικροσωματίδια ακτινοβολίας διεγείρουν τις προνύμφες των μονομερών, τα κάνουν να φαίνεται ότι κρατούν χέρια. Ο πολυμερισμός ακτινοβολίας μπορεί να γίνει σε δευτερόλεπτα, ενώ με καταλύτες μπορεί να χρειαστούν ώρες. Μπορεί να διεξαχθεί σε οποιοδήποτε όγκο ύλης, αρκεί η ισχύς του πομπού να είναι επαρκής.
Καλά μεταλλικά ικριώματα μετά το τέλος της κατασκευής αποσυναρμολογούνται και μεταφέρονται σε νέα κατασκευή. Έτσι είναι εδώ. Όταν ολοκληρωθεί ο πολυμερισμός, η ουρία διαλύεται σε νερό και λαμβάνεται ένα καθαρό πολυμερές και η ουρία μπορεί και πάλι να χρησιμοποιηθεί πλήρως για την ίδια διαδικασία.
Ωστόσο, στο κρυσταλλικό πλέγμα της ουρίας, μόνο πολυμερή μπορούν να πολυμεριστούν, τα οποία τοποθετούνται μέσα στο κανάλι που σχηματίζεται από τα εξάγωνα των μορίων του. Όμως όχι μόνο η ουρία μπορεί να αλληλεπιδράσει με τους υδρογονάνθρακες με αυτόν τον τρόπο. Τώρα οι επιστήμονες αναζητούν ουσίες που, κρυσταλλώνοντας, σχηματίζουν κανάλια διαφορετικού μεγέθους και σχήματος και, επομένως, θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως "ικριώματα" για μια ποικιλία πολυμερών ουσιών.
Μόρια με δεδομένη αρχιτεκτονική ... Ουσίες που έχουν κατασκευαστεί σύμφωνα με ένα σχέδιο ... Αυτό είναι ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός στη χημεία.
Gavrilova N.V.
|
