Понятие структуры макромолекулы

Полимеры – это природные и синтетические соединения, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся атомных группировок – элементарных звеньев, соединенных между собой химическими связями в длинные линейные или разветвленные цепи – макромолекулы, например:

–A-A-A-A-A-

Молекулярная масса полимера равна произведению молекулярной массы звена на число звеньев.

M = A * n

Переход от мономера к полимеру происходит в результате роста числа повторяющихся звеньев. При этом заметно изменяются физические и химические свойства, но при достижении определенного значения n они перестают изменяться, несмотря на дальнейшее увеличение числа звеньев. С этого момента соединение становится полимером.

При n = 1 получаем мономер, исходное соединение для синтеза полимеров. n ≥ 100 – полимер

100 > n > 1 – Олигомер, т.е. полимер с короткими цепями. Олигомеры проявляют свои свойства, характерные как для мономеров, так и для полимеров.

Структура макромолекулы – это сложное понятие, включающее химическое строение, пространственное расположение звеньев, форму макромолекул, распределение по длинам и молекулярным массам.

По химическому строению повторяющегося звена полимеры делятся на органические, неорганические и элементоорганические, а по характеру цепи основных валентностей на карбоцепные и гетероцепные.

В некоторых случаях элементарные звенья макромолекул, имея одинаковый химический состав, различаются по своему пространственному строению, например, целлюлоза:

В макромолекуле целлюлозы пиранозные циклы β-д-ангидроглюкозы повернуты относительно друг друга на 180°.

Простейшая структурная единица макромолекулы целлюлозы состоит из двух элементарных звеньев и определяет период идентичности, т.е. повторяющийся участок цепи одинаковой пространственной структуры.

Макромолекула кристаллического полиэтилена представляет собой плоскую зигзагообразную углеводородную цепь, периодичность которой определяется размером одного зигзага этой цепи:

Если молекулы полимера построены из нескольких элементарных звеньев, различающихся по химическому составу, то они называются полимерами и делятся на привитые и блокосополимеры.

К сополимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, смешанные полисахариды, а также синтетические вмс. При изучении строения макромолекулы полимера наряду с определением химического состава элементарных звеньев, порядка их чередования и пространственного расположения большое значение приобретает определение геометрической формы макромолекулы.

По форме макромолекулы полимеры разделяются на линейные, разветвленные и сетчатые.

К линейным полимерам относятся целлюлоза, натуральный каучук, некоторые белки (казеин) и все синтетические волокнообразующие полимеры.

Макромолекулы разветвленного полимера представляют собой цепи с боковыми ответвлениями. К ним относятся амилопектин (одна из составных частей крахмала), гликоген и, например, сополимер натурального каучука и акрилонитрата.

Трехмерные сетчатые полимеры называют пространственно-структурированными, т.к. сшивающие цепи во много раз короче основных цепей и являются как бы «мостиками» между длинными цепями. Из органических природных полимеров к пространственным вмс относится шерсть. Линейные и разветвленные полимеры построены из макромолекул, связанных межмолекулярными силами, энергия которых в 10-15 раз меньше энергии химических связей, поэтому они могут быть переведены в раствор или расплав при нагревании.

В сетчатых полимерах макромолекулы связаны поперечными химическими связями. Макромолекулами в этом случае обычно называют основные линейные цепи главных валентностей, не включая в это понятие «поперечные связи», соединяющие цепи. Всякая попытка разделить такие полимеры на отдельные частицы приводит к разрушению структуры полимера.

Date: 2016-05-18; view: 1264; Нарушение авторских прав