3.7. Амины

Эти органические соединения являются производными аммиака.

Амины представляют собой органические основания.

3.8. Аминокислоты и белки

Аминокислоты — соединения со сме­шанными функциональными группами, в которых содержатся аминогруппы — NH₂ и карбоксильные группы — СООН.

Аминокислоты — амфотерные соединения-, они образуют соли с основаниями (за счет карбоксильной группы) и с кислотами (за счет аминогруппы).

Из молекул аминокислот строятся молекулы белков, которые при гидролизе распадаются, образуя смеси аминокислот.

Белки — природные высокомолекулярные азотсодержащие органические со­единения. Они играют первостепенную роль во всех жизненных процессах, явля­ются носителями жизни.

В состав белков входят углерод, водород, кислород, азот и часто сера, фос­фор, железо. Молекулярные массы, белков очень

разнообразны — от 1500 до нескольких миллионов.

В молекулах белков многократно повторяются группы атомов СО NH—; их называют амидными, или в химии белков — пептидны­ ми группами. Соответственно белки относят к природным высокомолекулярным полиамидам или полипептидам.

Все многообразие белков образовано 20 различными аминокислотами; при этом для каждого белка строго специфичной является последовательность, в которой остатки входящих в его состав аминокислот соединяются друг с дру­гом. Найдены методы выяснения этой последовательности; в результате уже точно установлено строение ряда белков. И самым замечательным достижени­ем в этой области явилось осуществление синтеза из аминокислот простейших белков: как уже указывалось, в 50—60-х годах XX века синтетически получен гормон инсулин.

Лекция № 26 «полимеры» Введение

По­лимер — вещество, состоящее из многократ­но повторяющихся одинаковых составных звеньев.

Мономер — исходное вещество, участвующее в образовании составных звеньев полимера.

Степень полимеризации (n) — число элементарных составных звеньев (СЗ).

Обоб­щенная формула полимера записывается

Пластмассы — сложные композиции на базе полимера в которые вводят различные наполнители и добавки, придающие полимерам необходимые свойства.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ

По типу молекул и элементов:

1) неорганические,

2) органиче­ские,

3) элементоорганические полимеры.

По происхождению полимеры бывают:

1) природные — встречаются в природе. Например — натуральный каучук, крахмал, целлюлоза, белки.

2) модифицированные — измененные природные полимеры.

Например — резина, ацетатный шелк.

3) синтетические — полученные методом химического синтеза.

По характеру соединения составных звеньев:

1) линейные,

2) разветвленные,

3) лестничные,

4) трехмерные сшитые,

5) и их видоизменения (см. рис. 31.1).

По отношению к нагреванию:

1) термопла­стичные,

2) термореактивные.

По типу химической реакции, использу­емой для получения, различают полимеры:

1) полимеризационные.

Полимеризация – реакция образования полимера за счет двойных или тройных связей мономера.

2)поликонденсационные.

Поликонденсация – реакция образования полимера за счет выделения низкомолекулярных веществ (воды, аммиака, галогенводорода и др.) при соединении мономеров.

2. Полимеризационные полимеры

К полимеризационным относятся поли­меры, получаемые реакцией полимеризации. Полиэтилен представляет собой полимер, образующийся при полимеризации этилена:

В зависимости от условий полимеризации различают три вида полиэтилена: полиэтилен высокого, среднего и низкого давления.

Полиэтилен высокого давления получают при сжатии его до 150—250 МПа при 150—250 °С. Этот полиэтилен имеет наименьшую среднюю молекулярную массу макромолекулы (около 35000) и наименьшие значения плотности, температуры размягчения. Его прочность на растяжение в 2 раза меньше соответствующей прочности остальных двух видов полиэтилена.

Полиэтилен среднего и низкого давления получают соответственно при более низком давлении, но в присутствии каталазаторов. Моле­кулярная масса их выше от 50000 до 800000, тем­пературой размягчения 130 °С. Они обладает более высокой прочностью и химической стойкостью.

Для контакта с пищевыми продуктами допускается только полиэтилен вы­сокого давления, так как он не содержит катализатор.

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

Полипропилен — полимер пропилена:

В зависимости от условий полимеризации получают полипропилен, различающийся по структуре макромолекул, а следовательно, и по свойствам. Отличается от полиэтилена более высокой температурой плавления и более высокой прочностью. Например, полипропилен с молекулярной массой выше 80000 размягчается при 174—175 °С. Его теплостойкость, стойкость к истиранию и поверхностная прочность значительно выше, чем у полиэтилена. Используют полипропилен для электроизоляции, для изготовления защитных пленок, труб, шлангов, шестерен, деталей приборов, а также высокопрочного и химически стойкого волокна. Последнее применяют в производстве канатов, ры­боловных сетей и др. 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 до +100 °С.

Полистирол образуется при полимеризации стирола:

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

Чистый полистирол быстро «стареет», имеет склонность к растрескиванию, характеризуется невысокой термической стойкостью, низкой прочностью и пло­хой бензостойкостью. Широкое применение находят сополимеры стирола с дру­гими мономерами.

Поливинилхлорид (полихлорвинил):

Это эластичная белая масса, очень стойкая к действию кислот и щелочей. Хорошо растворяется в дихлорэтане и др. органических растворителях. Высокое содержание хлора обеспечивает полимеру пониженную горючесть.

Поливинилхлорид хорошо совмещается с многими органическими соединениями — пластификаторами, придающими полимеру пластичность. Полимер, не содержащий пластификатора, называется винипластом, а содержащий до 40% (масс.) пластификатора — пластикатом.

Широко используется для футеровки труб и сосудов в химической промышленности. Применяется для изоляции электрических проводов, изготовления искусственной кожи, линолеума, непромокаемых плащей.

Основными недостатками винипласта являются невысокая теплостойкость, низкая ударопрочность. С увеличением содержания пластификатора повышается морозостойкость материала, но понижается его механическая прочность, ухудшаются диэлектрические свойства.

Полиакрилаты и полиакрилонитрил.

Из них изготовляют листы прочного и легкого органического стекла.

Из полиакрилонитрила получают нитрон (или орлон) — синтетическое волокно.

Каучуки — эластичные материалы, из которых путем специальной обработки получают резину.

Натуральный (природный) каучук является полимером изопрена:

двойная связь возникает на новом месте — между атомами углерода 2 и 3.

Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, глав­ным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея). Другой при­родный продукт — гуттаперча — также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.

Сырой каучук липок, непрочен, а при небольшом понижении температуры становится хрупким. Чтобы придать изготовленным из каучука изделиям необ­ходимую прочность и эластичность, каучук подвергают вулканизации — вводят в него серу и затем нагревают. Вулканизованный каучук называется резиной.

При вулканизации сера присоединяется к двойным связям макромолекул каучука и «сшивает» их, образуя дисульфидные «мостики».

Синтетический каучук производят из дивинила

Кроме полибутадиенового каучука, широко приме­няются сополимерные каучуки — продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями

.