ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

Растворы вмс

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Высокомолекулярными соединениями (ВМС) называются вещества, имеющие молекулярную массу от 10 000 а. е. м. до нескольких миллионов. Размеры молекул ВМС в вытя­нутом состоянии соизмеримы с размерами частиц в колло­идных и микрогетерогенных системах. Такие огромные молекулы часто называют макромолекулами.

При полимеризации или поликонденсации получают макромолекулы различных размеров. Поэтому говорят о полидисперсности полимера и о средней молекулярной массе:

где n_t — число молекул, имеющих молекулярную массу M_t.

Высокомолекулярные соединения не летучи, не спо­собны перегоняться, при повышении температуры раз­мягчаются постепенно и не имеют определенной темпера­туры плавления.

ВМС классифицируют по различным признакам.

1. По происхождению ВМС делятся на природные (на­туральные) и синтетические.

Природные ВМС — это белки животного или расти­тельного происхождения, полисахариды (крахмал, цел­люлоза), натуральный каучук.

Синтетические ВМС — ВМС, получаемые в результате химического синтеза. Синтетические полимеры широко используются для получения материалов с заданными свойствами (прочностью, эластичностью, химической стойкостью), которых нет в природе. В качестве исходных веществ для получения полимеров используют низкомолекулярные ненасыщенные или полифункциональные соединения — мономеры. Макромолекула полимера состоит из множества Повторяющихся звеньев. Так, в результате полимеризации этилена образуется полиэтилен по следующей схеме:

n(СН₂=СН₂) → (-СН₂-СН₂-)_n

где (-СН₂-СН₂-) — звено; n — степень полимеризации (число повторяющихся звеньев в макромолекуле).

2. По химическому составу различают органические (белки, полисахариды, каучук, полиэтилен) и неоргани­ческие ВМС («пластическая» сера, слюда, алюмосилика­ты, графит, алмаз).

3. По структуре молекул различают линейные, про­странственные, разветвленные полимеры.

Линейные макромолекулы характерны, например, для натурального каучука, полибутадиена. Линейность моле­кул определяет типичные свойства полимеров: эластичность, способность образовывать прочные пленки и нити, набу­хать, давать вязкие растворы. Одной из особенностей строе­ния линейных полимеров является гибкость макромоле­кул. Гибкость обусловлена внутримолекулярным вращени­ем звеньев вокруг одинарных связей. Благодаря этому макромолекула может принимать различные конформации.

Конформациями называют пространственные энерге­тически неравноценные формы макромолекул, возникаю­щие в результате вращения звеньев вокруг химических связей (без их разрыва). В результате конформационных изменений макромолекулы могут принимать различную форму: линейную, клубка, глобулы. Глобула — это скру­ченная макромолекула.

Макромолекулы пространственных (сетчатых) поли­меров образуют трехмерную пространственную сетку. Ти­пичным примером полимера с пространственной структу­рой является вулканизированный каучук, состоящий из линейных молекул, «сшитых» друг с другом мостиками из серы. Такие полимеры не способны растворяться, не текучи, ограниченно набухают.

Разветвленные полимеры состоят из макромолекул с боковыми ответвлениями, причем боковые ветви могут иметь длину того же порядка, что и основная цепь. Раз­ветвленные полимеры имеют свойства промежуточные между линейными и пространственными полимерами. Примером может служить крахмал.

4.1.