|
 In 1861 vond er een opmerkelijke gebeurtenis plaats - een suikerachtige substantie werd voor het eerst gemaakt in de reageerbuis van een apotheek!
Onnodig te zeggen over de betekenis van dit evenement? De wereldbevolking verdubbelt elke 60-100 jaar. Hij heeft steeds meer voedsel nodig. Hiervoor wordt nieuw land omgeploegd, wordt de visserij verbeterd, enzovoort. En toen kreeg Butlerov suiker door formaldehyde te behandelen met kalkwater. Waarom doorgaan met het verbouwen van suikerriet- en suikerbietplantages? Voedsel - eerst suiker, dan eiwitten - kan kunstmatig worden gemaakt!
Maar als je nu op zoek gaat naar kunstmatig voedsel, zul je het niet vinden, hoewel er een eeuw is verstreken sinds de synthese van suiker. Apothekers hebben verwarde kaarten ... Maar laten we niet voorop lopen.
 In de wiskunde is twee altijd twee, maar in de organische chemie zijn twee moleculen die uit dezelfde atomen bestaan, in dezelfde volgorde, niet noodzakelijk gelijk aan elkaar. En de "boosdoener" hiervan is de ruimtelijke structuur van moleculen.
Wat het is? Je hebt vijf vingers aan beide handen. Hun volgorde is hetzelfde. Maar probeer, nadat u de handschoenen heeft verwisseld, de linker aan de rechterhand. De ruimtelijke structuur is wat links van rechts onderscheidt.
Polymeermoleculen - deze gigantische ketens van individuele eenheden van kleine moleculen die monomeren worden genoemd - zijn strikt georiënteerd in de ruimte ten opzichte van elkaar en zijn in dit opzicht als handschoenen. Sommige van deze moleculen geven hun ruimtelijke kenmerken doordat sommigen van hen, wanneer ze worden gedraaid, de gepolariseerde lichtstraal naar rechts draaien, terwijl andere naar links. Het lichaam van dieren en mensen bestaat alleen uit linksdraaiende eiwitmoleculen. Rechtsdraaiende moleculen worden simpelweg niet door het lichaam opgenomen. Ze zijn voor hem "niet eetbaar". En aangezien synthetische producten een mengsel zijn van rechts- en linksdraaiende moleculen, dan ...
Het blijkt dat het niet voldoende is om de benodigde stof binnen te krijgen. Het is ook nodig om over de architectuur van elk molecuul te beschikken. Zodat elke groep atomen in een molecuul een strikt gedefinieerde plaats in de ruimte inneemt. En als deze regel niet wordt gevolgd, zelfs niet bij het maken van technische polymere materialen, zijn de resultaten teleurstellend.
Zo is er bijvoorbeeld polystyreen en polystyreen. Polystyreen, waar nu veel huishoudelijke artikelen van worden gemaakt, is amorf. De moleculaire structuur is als een ondoordringbaar struikgewas, waar stengels, takken en wortels in een puinhoop worden gemengd.
 Maar als de polystyreenmoleculen in de ruimte waren georiënteerd, in een strikte volgorde gerangschikt, zoals planten die vierkant genest zijn gezaaid, dan zou dergelijk polystyreen heel weinig lijken op zijn "ongeorganiseerde" naamgenoot. Als amorf polystyreen een smeltpunt heeft van 80 graden, dan "georganiseerd" polystyreen (moleculen van een dergelijke stof worden stereoregulair genoemd) - 240 graden. Verschil! Bovendien is het stereoregulaire polymeer twee keer zo sterk.
Het is gemakkelijk voor te stellen wat voor een sprong de nationale economie zou maken als de fabrieken alleen stereo-reguliere polymeren zouden produceren! En hoeveel de kansen om natuurlijke producten te vervangen zouden toenemen door synthetische producten!
Maar een molecuul is geen huis, en een substantie is geen stad die kan worden gebouwd zoals je wilt. Het is moeilijk om een "steiger" voor te stellen voor elk van de vele triljoenen moleculen.
Dit is de reden waarom alle pogingen om zuivere stereoregulaire polymeren te verkrijgen niet erg bemoedigend waren. In het beste geval was het met behulp van speciale katalysatoren mogelijk om mengsels te verkrijgen waarin tachtig procent van de moleculen georiënteerd waren en twintig in wanorde. Deze "ongeorganiseerde" moleculen verslechterden onmiddellijk de kwaliteit van het materiaal.
Het was duidelijk dat de materialen van de toekomst niet met de oude methoden konden worden verkregen, er moesten nieuwe wegen worden gezocht.En ooit vonden ze in het laboratorium van het Research Institute of Petrochemical Synthesis van de USSR Academy of Sciences een van de manieren om dit te bereiken.
Hier slaagden ze erin om "steigers" te bouwen om stereoregulaire polymeermoleculen samen te stellen. Maar dit molecuul zelf is zelfs niet in een elektronenmicroscoop te zien.
De "steiger" bleken moleculen te zijn van een andere stof - ureum.
Enigszins vereenvoudigend kunnen we zeggen dat het ureummolecuul de vorm heeft van een vierkant. Tijdens de kristallisatie van zuiver ureum zijn de vierkanten paarsgewijs met elkaar verbonden en vormen ze een ruit.
Maar, in wisselwerking met een koolwaterstof (wat een monomeer is), combineren ureummoleculen niet in twee, maar in drie. Er wordt een zeshoek gevormd, die het monomeermolecuul "vangt".
 Net als larven in een honingraat, liggen monomeermoleculen nu in ureumkristallen. Ze bevinden zich in een strikte volgorde in het kristalrooster, nemen een bepaalde positie in de ruimte in. Als we nu de monomeren aan elkaar "crosslinken", dat wil zeggen, ze verbinden met een chemische binding, dan is het stereoregulaire polymeer klaar ...
De "crosslinking" van monomeren gebeurt door bestraling. Microdeeltjes van straling wekken monomeerlarven op, waardoor ze elkaars hand lijken vast te houden. Bestralingspolymerisatie kan in seconden worden uitgevoerd, terwijl dit met katalysatoren uren kan duren. Het kan in elk volume materie worden uitgevoerd, zolang de kracht van de zender voldoende is.
Goede metalen steigers worden na afloop van de bouw afgebroken en meegenomen naar nieuwbouw. Dus het is hier. Wanneer de polymerisatie voltooid is, wordt het ureum opgelost in water en wordt een zuiver polymeer verkregen, en kan het ureum weer volledig worden gebruikt voor hetzelfde proces.
Op het kristalrooster van ureum kunnen echter alleen monomeren polymeriseren, die in het kanaal worden geplaatst dat wordt gevormd door de zeshoeken van zijn moleculen. Maar niet alleen ureum kan op deze manier een interactie aangaan met koolwaterstoffen. Nu zijn wetenschappers op zoek naar stoffen die, kristalliserend, kanalen vormen met een andere afmeting en vorm, en die daarom zouden kunnen dienen als "steiger" voor een verscheidenheid aan polymere stoffen.
Moleculen met een bepaalde architectuur ... Stoffen die zijn opgebouwd volgens een blauwdruk ... Dit is een enorme stap voorwaarts in de chemie.
Gavrilova N.V.
Vergelijkbare publicaties
|
