|
 În 1861, s-a întâmplat un eveniment remarcabil - o substanță asemănătoare zahărului a fost creată pentru prima dată în eprubeta unui chimist!
Inutil să spun despre semnificația acestui eveniment? Populația Pământului se dublează la fiecare 60-100 de ani. Are nevoie de tot mai multe alimente. Pentru aceasta, noi terenuri sunt arate, pescuitul este îmbunătățit și așa mai departe. Și apoi Butlerov a obținut zahăr tratând formaldehida cu apă de var. De ce să continuăm să cultivăm plantații de trestie de zahăr și sfeclă de zahăr? Alimentele - mai întâi zahărul, apoi proteinele - pot fi create artificial!
Dar dacă acum căutați hrană artificială, nu o veți găsi, deși a trecut un secol de la sinteza zahărului. Chimiștii au cărți confuze ... Cu toate acestea, să nu ne depășim.
 În matematică, două sunt întotdeauna două, dar în chimia organică, două molecule formate din aceiași atomi, în aceeași ordine, nu sunt neapărat echivalente una cu cealaltă. Iar „vinovatul” acestui fapt este structura spațială a moleculelor.
Ce este? Ai cinci degete pe ambele mâini. Ordinea lor este aceeași. Dar încercați, amestecând mănușile, puneți-o pe cea stângă pe mâna dreaptă. Structura spațială este ceea ce distinge stânga de dreapta.
Moleculele de polimer - aceste lanțuri uriașe de unități individuale de molecule mici numite monomeri - sunt strict orientate în spațiu una față de cealaltă și în acest sens sunt ca mănușile. Unele dintre aceste molecule dau caracteristicile lor spațiale prin faptul că unele dintre ele, atunci când sunt rotite, rotesc fasciculul de lumină polarizată spre dreapta, în timp ce altele - spre stânga. Corpul animalelor și al oamenilor este format doar din molecule de proteine levorotatoare. Moleculele dextrorotatoare pur și simplu nu sunt absorbite de corp. Ele nu sunt „comestibile” pentru el. Și întrucât produsele sintetice sunt un amestec de molecule drepte și levorotatoare, atunci ...
Se pare că nu este suficient pentru a obține substanța necesară. De asemenea, este necesar să se elimine arhitectura fiecărei molecule. Astfel, fiecare grup de atomi dintr-o moleculă ocupă un loc strict definit în spațiu. Și dacă această regulă nu este respectată chiar și atunci când se creează materiale polimerice tehnice, atunci rezultatele sunt dezamăgitoare.
De exemplu, există polistiren și polistiren. Polistirenul, din care acum sunt fabricate multe articole de uz casnic, este amorf. Structura sa moleculară este ca o pădure impenetrabilă, în care tulpinile, ramurile, rădăcinile sunt amestecate într-o mizerie.
 Dar dacă moleculele de polistiren ar fi orientate în spațiu, aranjate într-o ordine strictă, ca plantele însămânțate într-un mod pătrat, atunci un astfel de polistiren ar fi foarte puțin ca omonimul său „neorganizat”. Dacă polistirenul amorf are un punct de topire de 80 de grade, atunci polistirenul „organizat” (moleculele unei astfel de substanțe se numesc stereoregulare) - 240 de grade. Diferență! În plus, polimerul stereoregular este de două ori mai puternic.
Este ușor să ne imaginăm ce salt ar face economia națională dacă fabricile ar produce numai polimeri stereo-obișnuiți! Și cât de mult ar crește șansele înlocuirii produselor naturale cu produse sintetice!
Dar o moleculă nu este o casă, iar o substanță nu este un oraș care poate fi construit după cum doriți. Este greu de imaginat o „schelă” pentru fiecare dintre multele miliarde de molecule.
Acesta este motivul pentru care toate încercările de a obține polimeri stereoregulari puri nu au fost foarte încurajatoare. În cel mai bun caz, cu ajutorul unor catalizatori speciali, a fost posibil să se obțină amestecuri în care optzeci la sută din molecule erau orientate, iar douăzeci erau în stare de tulburare. Aceste molecule „dezorganizate” au degradat imediat calitatea materialului.
Era clar că materialele viitorului nu puteau fi obținute folosind metodele vechi; trebuiau căutate noi căi.Și, la un moment dat, în laboratorul Institutului de cercetare a sintezei petrochimice din Academia de Științe a URSS, au găsit una dintre căile în acest sens.
Aici au reușit să construiască „schele” pentru asamblarea moleculelor de polimer stereoregular. Dar această moleculă în sine nu poate fi văzută nici măcar într-un microscop electronic.
„Schela” s-a dovedit a fi molecule ale altei substanțe - ureea.
Simplificând oarecum, putem spune că molecula de uree are forma unui pătrat. În timpul cristalizării ureei pure, pătratele sunt conectate în perechi, formând un romb.
Dar, interacționând cu o hidrocarbură (care este un monomer), moleculele de uree se combină nu în două, ci în trei. Se formează un hexagon, care „captează” molecula de monomer.
 La fel ca larvele dintr-un fagure, moleculele de monomer se află acum în cristale de uree. Acestea sunt situate în interiorul rețelei de cristal într-o ordine strictă, ocupă o anumită poziție în spațiu. Dacă acum „încrucișăm” monomerii între ei, adică îi legăm cu o legătură chimică, atunci polimerul stereoregular este gata ...
„Reticularea” monomerilor se face prin iradiere. Microparticulele de radiații excită larvele monomerului, fac să pară că se țin de mână. Polimerizarea prin iradiere se poate face în câteva secunde, în timp ce cu catalizatori poate dura câteva ore. Poate fi condus în orice volum de materie, atâta timp cât puterea emițătorului este suficientă.
Schele metalice bune după sfârșitul construcției sunt demontate și duse la construcții noi. Așa că este aici. Când polimerizarea este completă, ureea este dizolvată în apă și se obține un polimer pur, iar ureea poate fi din nou utilizată pe deplin pentru același proces.
Pe rețeaua cristalină a ureei, totuși, numai monomerii se pot polimeriza, care sunt așezați în interiorul canalului format de hexagonele moleculelor sale. Dar nu numai ureea poate interacționa cu hidrocarburile în acest fel. Acum oamenii de știință caută substanțe care, cristalizând, formează canale de o dimensiune și formă diferite și care, prin urmare, ar putea servi drept „schelă” pentru o varietate de substanțe polimerice.
Molecule cu o arhitectură dată ... Substanțe care sunt construite conform unui plan ... Acesta este un pas uriaș în chimie.
Gavrilova N.V.
|
