Лекция 1. Общие сведения о высокомолекулярных соединениях.
Такие соединения, как целлюлоза, крахмал, лигнин, белки и нуклеиновые кислоты, составляющие главную часть сухой массы растительных и животных организмов, резко отличаются от других веществ, встречающихся в природе, особыми физическими свойствами – высокой вязкостью растворов, способностью образовывать волокна, плёнки и т.д. Природа этих соединений была выяснена сравнительно недавно. После того, как было установлено, что они состоят из молекул-гигантов, из макромолекул, молекулярная масса которых составляет десятки, сотни тысяч, а иногда и миллионы углеродных единиц, эти вещества и им подобные получили общее название высокомолекулярных соединений (ВМС).
1.1. Классификация вмс.
По происхождению ВМС делят на природные, или биополимеры, и синтетические. В зависимости от расположения в макромолекуле атомов и атомных групп различают: 1) линейные ВМС, макромолекулы которых представляют собой открытую линейную цепь (напр., натуральный каучук) или вытянутую в линию последовательность циклов (напр., целлюлоза); 2) разветвлённые ВМС, макромолекулы которых имеют форму линейной цепи с ответвлениями (напр., амилопектин); 3) сетчатые ВМС – трёхмерные сетки, образованные отрезками ВМС цепного строения (напр., отверждённые фенолоальдегидные смолы, вулканизованный каучук).
Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из различных стереоизомеров звена. ВМС, молекулы которых состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи с определённой периодичностью, называются стереорегулярными. ВМС, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами. В нестереорегулярных, или атактических, ВМС звенья различной пространственной конфигурации чередуются в цепи произвольно.
По химическому составу макромолекулы различают гомополимеры, образованные из звеньев одного мономера, и сополимеры, образованные из звеньев по меньшей мере двух различных мономеров. ВМС, состоящие из одинаковых мономерных звеньев, но различающиеся по молекулярной массе, называют полимергомологами.
В зависимости от состава основной (главной) цепи макромолекулы все ВМС делят на два больших класса: гомоцепные, основные цепи которых построены из одинаковых атомов, и гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы разных элементов, чаще всего C, N, Si, P. Среди гомоцепных ВМС наиболее распространены карбоцепные, у которых главные цепи состоят только из атомов углерода. Примеры гетероцепных ВМС – полиэфиры, полиамиды, кремнийорганические полимероы, белки. ВМС, в макромолекулы которых наряду с углеводородными группами входят атомы неорганогенных элементов, называют элементоорганическими. Отдельная группа ВМС – неорганические полимеры (напр., полифосфазены), макромолекулы которых построены из неорганических главных цепей и не содержат органических боковых радикалов (обрамляющих групп).