5. Высокомолекулярные соединения

5. 1. Химическая природа и биологическое значсние _Nj₀j_leKyj_I5Ip нТлхсосди нений

Высокомолекулярными соединениями (ВМС) называют вещества с молекулярноймассой от нескольких тысяч (свыше .5000) до нескольких миллионов. Главная особенность таких соединений состоит в том. что их молекулы состоят их многих тысяч атомов, связанных ковалентными (х и м и ч е с к и ми) с в я з ям и. Так и е боль ш и с м о л с к у л ы и а з ы в а ю т макромолекулами. Они обычно состоят из множества подобных или одинаковых группировок атомов, например, групп -СН₂- в полиэтилене, остатков глюкозы в крахмале, аминокислот в белках "и т. д. Поэтому высокомолекулярные соединения называют еще полимерами (от греческих г .11 о и “полу '"-много и "мер о б"-часть)

Высокомолекулярные соединения широко распространены в природе. Они могут быть как неорганическими гак и органическими веществами. Высокомолекулярные соединения называют основой жизни. I) живых организмах они выполняют структурую энергетическую, метаболическую и информационную функции. Большая величина молекул и разнообразие химических группировок ВМС придают их раствором особые свойства, общие как с коллидными расворами так и с растворами низкомолекулярных соединений. В связи с этим высокомолекулярные соединении рассмотрицаются как самостоятельная группа веществ, in I и i ч н а я как о т т и п и ч н ы х л и о ф о б н ы х ко л л о и д о в так и о т низком о л е к у л я р н ы х с о е д мне и и й.

5. 2. Классификация высокомолекулярных соединений

По происхождению в природе ВМС различают следуюим образом.

В Ы С О К О М О Л С КУЛ Я Р Н Ы ECO БД ИIIЕ Н И Я

ИБО Р Г АН И Ч ЕС К И Б ПОЛ И М ЕР Ы Алмаз, графит, различные силикаты (кремнезем, кварц, стекло, глина, t<нолин. цемент, асбест, тальк, слюда) и др. |

ПРИРОДНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВМС (БИОПОЛИМЕРЫ)

I Полипрены

(при роди ы е к а у ч у к и)

^} Полисахариды (целлюлоза, лигнин, пектины, камеди, хитин, крахмал, гли­коген, гепарин и др.)

\ Белки и полипептиды I Нуклеиновые кислоты

По последовательности соединения отдельных группировок атомов в молекулах различают следующие виды высокомолекулярных соединений.

4. Собственно полимеры. Молекулы их состоят из большого числа одинаковых атомов пли молекулярных групп. Собственно полимеры образуются при полимеризации атомов или молекул какого-то одного исходного низкомолекулярного вещества - мономера. Собственно полимерами являю тся полиэтилен, полистирол, крахмал, гликоген и другие вещества. Схема строения их молекул такова: А-А-А-А-А-А.

5. Сополимеры или соимсгппл^ Они образуются в

результате совместной полимеризации атомов или молекул нескольких разных низкомолекулярных соединений - мономеров. Молекулы сополимеров состоят из нескольких элементарных звеньев разного химического состава, связанных в нерегулярной последовательности. К сополимерам относятся, например, белки, нуклеиновые кислоты. Схема строения их молекул такова: А-С-В-С-С-В-А-А-Б-А.

4. Блоксополимсры. Молекулы их состоят из молекулярных групп разного состава, которые связаны в регулярной последовательности, то есть входят в макромолекулы как бы в виде отдельных блоков. К блоксополнмерам принадлежат многие синтетические ВМС. Схема строения их молекул такова: А-В-С-А-В-С-А-В-С-А-В-С.

По пространственной структуре молекул различают следующие группы высокомолекулярных соединений.

1. Линейные полимеры. Ковалеитнвя структура линейных полимеров представляет длинныеизгибающиеся цепи. К ним относятся белки (не имеющие третичной структуры), нуклеиновые кислоты, каучуки, амилоза крахмала, многие синтетические ВМС (полиэтилен и др.).

2. Разветвленные полимеры. Ковалентная структура их может быть уподоблена ветвящимся цепям. Это, например, целлюлоза, амилопектин крахмала, гликоген, графит, некоторые синтетические полимеры.

. Сетчатые или объемные полимеры. Ковалентная структура

ем еде па к плоскости. '.Г а кую структуру имеют, например, алмаз. (> о : I ь ш и н с т в о белков. ] > с з и и а. и о и о о б м е н н ы е смолы, р а з л и ч и ы е синтетические п о л и мор ы.

По наличию заряда у молекул различают следующие виды высок о мол екуля ри ы х с о единений.

4. Нейтральные поли меры. В молекулах нейтральных полимеров m i диссоциирующих групп. Потому они не имеют никакого заряда, нспаральны. Это, например, алмаз, графит, каучуки, резина, полиэтилен.

2. Иоыогеиныс полимеры. В молекулах ионогениых полимеров есть I руппы, способные к диссоциации. Вследствие их диссоциации макромолекулы приобретают заряд. В зависимости от заряда различают I ри группы моног енных полимеров • полна пион ы. поликатионы и иоииа мфолиты.

Г1 олианионы. В молекулах гюл на и и о но в все диссоциирующие i руппы имеют отрицательный заряд. Полианионами являются, например, ( п к.'ю. целлюлоза, гепарин, катиоиообмениые смолы.

Пол и катионы. В молекулах поликагионов все диссоциирующие I руппы имеют положительный заряд. Поликатионами являются, например, а 1111 о и о о б м ен н ы е с м о л ы.

Полиамфолиты. В молекулах поли амфолитов од но временно имеются как положительно гак и отрицательно заряженные группы. Это, например, алюмосиликаты (в частности глина), белки, нуклеиновые * ПС К) гы.