20.3 Амины и аминокислоты

Амины – это органические соединения, которые являются производными аммиака, в котором атомы водорода замещены на углеводородные радикалы:

Амины, как и аммиак, проявляют основные свойства:

Аминокислоты – это соединения, в состав которых входят аминогруппы –NH₂ и карбоксильные группы –СООН. В каче­стве примера можно привести простейшую аминокислоту – аминоуксусную кислоту или глицин Н₂N–СН₂–СООН. Общая формула природных аминокислот Н₂N–СНR–СООН, где R – органический радикал. Аминокислоты являются амфотерными соединениями. Из аминокислот построены молекулы белков.

Белки – природные высокомолекулярные органические со­единения. В состав белков входят углерод, водород, кислород, азот, а также часто сера, фос­фор, железо и др. элементы. Общая формула белков имеет вид:

Из приведенной общей формулы видно, что в молекулах белков многократно повторяются группы атомов –СО–NH–, которые называют пептидными­ группами.

Все многообразие природных белков является следствием соединения 20 аминокислот в различных комбинациях. Они играют первостепенную роль во всех жизненных процессах, явля­ются носителями жизни.

При гидролизе белков образуются соответствующие аминокислоты.

21 Полимеры

По­лимер – это высокомолекулярное вещество, состоящее из многократ­но повторяющихся одинаковых элементарных звеньев. Исходное вещество, участвующее в образовании составных звеньев полимера, называют мономером. Обоб­щенная формула полимера записывается в виде –[ЭЗ]_n–, где ЭЗ – элементарное звено, а n –степень полимеризации.

Пластмассы – это сложные композиции, которые наряду с полимером содержат различные наполнители и добавки, придающие пластмассе необходимые свойства.

21.1 Классификации полимеров

1 По типу элементов, входя­щих в элементарное звено:

1) неорганические; 2) органиче­ские; 3) элементоорганические.

2 По происхождению:

1) природные (встречаются в природе). Например, натуральный каучук, крахмал, целлюлоза, белки и др.;

2) модифицированные (дополнительно измененные природные полимеры). Например, резина, эфиры целлюлозы;

3) синтетические (полученные методом синтеза). Например, полиэтилен, полистирол, лавсан (полиэтилентерефталат), капрон и др.

3 По характеру соединения элементарных звеньев:

1) линейные; 2) разветвленные; 3) трехмерные сшитые.

4 По отношению к нагреванию:

1) термопла­стичные; 2) термореактивные.

5 По типу химической реакции, использу­емой для получения:

1) полимеризационные; 2) поликонденсационные.

21.2 Полимеризационные полимеры

Полимеризация – реакция образования полимера за счет раскрытия двойных или тройных связей в мономере (полиэтилен, поливинилхлорид, полиацетилен) или циклов (капрон).

Полиэтилен – полимер, образующийся при полимеризации этилена:

··· + СН₂=СН₂ + СН₂=СН₂ + ··· → ··· –СН₂–СН₂–СН₂–СН₂– …

или сокращенно: nСН₂=СН₂ → (–СН₂–СН₂–)n.

В зависимости от условий полимеризации различают полиэтилен высокого и низкого давления. Для контакта с пищевыми продуктами допускается только полиэтилен вы­сокого давления. Полиэтилен низкого давления содержит остат­ки катализаторов – вредных для здоровья человека соединений тяжелых ме­таллов.

К недостаткам полиэтилена относятся: низкая теплопроводность, высокий температурный коэффициент объемного расширения, плохие механические свой­ства, недостаточная стойкость к свету, бензолу, бензину.

Полипропилен – полимер пропилена, следующего за этиленом гомолога не­предельных этиленовых углеводородов:

Отличается от полиэтилена более высокой температурой плавления и более высокой прочностью. Используются для электроизоляции, изготовления защитных пленок, труб, шлангов, шестерен, деталей приборов, а также высокопрочного и химически стойкого волокна. Пленки из полипропилена значительно прозрачнее и проч­нее полиэтиленовых. Пищевые продукты в упаковке из полипропилена можно подвергать стерилизации, варке и разогреванию. Основной недостаток полипропилена – низкая морозостойкость, поэтому ре­комендуемая температура эксплуатации изделий из полипропилена находится в интервале от –15 °С до +100 °С.

Полистирол образуется при полимеризации стирола:

Применяет­ся как органическое стекло, для изготовления промышленных товаров (пуговиц, гребней и т. п.), в качестве электроизолятора.

Полиметилакрилат и полиметилметакрилат – твердые, бесцветные, прозрач­ные, стойкие к нагреванию и действию света, пропускающие ультрафиолетовые лучи полимеры. Благодаря прочности и легкости называют органическим стеклом.

Каучуки – эластичные материалы, из которых путем специальной обработки получают резину. В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспор­та.

Натуральный (природный) каучук (НК) является полимером изопрена:

Как видно из приведенной схемы, при полимеризации изопрена раскрываются обе его двойные связи, а в элементарном звене полимера двойная связь возникает на новом месте – между 2 и 3 атомами углерода.

Сырой каучук липок, непрочен, а при небольшом понижении температуры

становится хрупким. Чтобы придать изделиям из каучука необ­ходимую прочность и эластичность, каучук подвергают вулканизации – вводят в него серу и затем нагревают. Вулканизованный каучук называют резиной. При вулканизации сера «сшивает» по двойным связям макромолекулы каучука посредством дисульфидных «мостиков»:

Синтетический каучук производят из дивинила, кото­рый полимеризуется подобно изопрену:

nСН₂=СН–СН=СН₂ → (–СН₂–СН=СН–СН₂–)_n.

В настоящее время химическая промышленность производит много различ­ных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук.