Transformere polymerer • Sergey Tsitovsky • Populære videnskabsopgaver på "Elements" • Kemi

Transformerpolymerer

Polymerer i organisk kemi er stoffer, hvis molekyler består af mange gentagende enheder. For eksempel består polyethylen af ​​lange kæder … -CH2CH2CH2CH2CH2CH2– …, opnået ved polymerisation af ethylen CH2= CH2. For kortfattet er denne sekvens skrevet (-CH2CH2-)nhvor n – Dette er antallet af gentagelser eller simpelthen ubestemt, men ganske stort antal.

Foruden lineære polymerer såsom polyethylen er der også cykliske (ring-lukkede) makrocykler (for eksempel substans A i figuren).

Lange lineære polymerer som polyethylen danner stingende tråde (og film) på grund af, at lange molekyler holder fast ved hinanden, og når tråden går i stykker, slettes kemiske bindinger til en vis grad (og ikke kun molekylerne trækkes fra hinanden). Cycliske polymerer opfører sig som olier og udviser ikke elastiske egenskaber, fordi molekylerne, selv om de er store, kun tiltrækker hinanden lidt (kontaktområdet er mindre).

Interessant nok kan to sådanne cykler være "forbundet" med hinanden. Denne klasse af stoffer kaldes latin catenans. catena – "kæde" (i figuren – substans B).

På hver af de catenan ringe undtagen bare -CH2-grupper kan være placeret næsten enhver funktionel gruppe. Dette fører til meget interessante kemiske egenskaber hos katenaner – de opfører sig som en blanding af to stoffer, men som i princippet ikke kan adskilles, og viser alle egenskaber af hver ring. I fysiske egenskaber svarer de til almindelige lineære polymerer – for eksempel når det ikke er meget stort n disse er viskøse olier.

opgave

Men kemikere gik videre og opfandt en klasse stoffer med ekstremt uventede egenskaber: deres viskositet og elasticitet afhænger stærkt af den geometriske form. For eksempel kan et sådant stof i et glas ligne olie, men hvis du begynder at hælde det i en smal strøm eller endda bare trække den ved overfladen, trækkes den i en tråd (ret elastisk), der bryder med yderligere strækning. Og hvis en sådan tråd er krøllet, bliver den igen til olie.

tilbud struktur af denne klasse af stoffer og forklarehvorfor de har sådanne egenskaber.


Tip 1

Vær opmærksom på beskrivelsen af ​​de fysiske egenskaber af lineære og cykliske polymerer.


Tip 2

Det ønskede stof skal være lidt lig med lineære polymerer og cykliske, og af en eller anden grund (sandsynligvis ikke forgæves) blev det sagt om katenaner …


beslutning

Et stof med sådanne mærkelige egenskaber bør kombinere to forskellige strukturer. Den ene ligner en lang lineær polymer (relativt holdbare filamenter), den anden til en lavmolekylær, muligvis cyklisk polymer (viskøs olie).

Hvis vi fortsætter ideen om catenaineen og går sammen i en lang kæde (ikke kemisk, men mekanisk som lign.) Mange ringe (også ret store), så vil den ønskede polymer vise sig. Så længe deformationerne er små, og ringene er adskilt fra hinanden i en afstand af størrelsen af ​​deres egen størrelse, vil egenskaberne være de samme som for en cyklisk polymer bestående af ubindede ringe. Men så snart vi trækker godt, ringer alle ringene og holder tæt på hinanden, og polymeren begynder at vise de samme egenskaber som de lange lineære – det vil danne stærke fibre eller film.


efterskrift

I kemi af højmolekylære forbindelser er der et par eksempler på stoffer med usædvanlige og interessante egenskaber. De samme flydende krystaller, på grundlag af hvilke forskellige indikatorer blev oprettet – computerskærme, elektroniske plader osv. Faktisk er disse molekyler, men som er i smelten er ikke helt i kaotisk tilstand (som i tilfælde af "normale" væsker), men bestilte en eller anden retning.For eksempel er molekylerne aflange, og deres lange akser er hovedsagelig rettet i en retning. Anvendelsen af ​​et yderligere felt (elektrostatiske) former, for eksempel lag, som følge af hvilket gennemsigtigheden ændres, og tallene på indikatorens skærm bliver skelnelige.

Et andet eksempel er de såkaldte ikke-newtonske væsker, hvis viskositet stiger meget hurtigt med stigende bevægelseshastighed. Med andre ord, med pludselige bevægelser bliver de elastiske, ligesom gummi, og når de er glatte, flyder de som olie (se et billede af hvordan en opløsning af stivelse i vand opfører sig, når de berøres) … Årsagen til dette er samspillet mellem de samme polymermolekyler. Med pludselige bevægelser har molekylerne ikke tid til at glide i forhold til hinanden og opføre sig som en solid, elastisk polymer. Og med langsomt har de tid, og væsken "strømmer" på den sædvanlige måde. For eksempel kan en kugle af en sådan væske endda hoppe ud af gulvet, hvis det smides ned og derefter spredes i en pølle, hvis det bliver længe at ligge på gulvet i lang tid. Et andet eksempel på en sådan væske er glas (forresten, også en polymer af lange silicatkæder).I korte tidsintervaller opfører den sig som en solid, elastisk og sprød krop, men i lang tid strømmer den som en viskøs væske. Der er eksempler, hvor glas i gamle bygninger viste sig at være betydeligt tykkere nederst end på toppen.

På basis af polymerer er det således muligt at skabe fantastiske materialer med helt forskellige (og ofte modstridende) kvaliteter afhængigt af tidencirkarækkevidde (glasets skrøbelighed), rumlige (vores catenans), temperatur og alle andre. For eksempel har "formhukommelseseffekten" (kendt fra eksempelet på en titaniumlegering med nikkel, når en wire buet på en bestemt måde og retet ved en anden temperatur, tilbøjelig til at vende tilbage til sin form, når den vender tilbage til dette temperaturinterval), sandsynligvis enten allerede reproduceret Dette er en særlig struktur, eller der gennemføres intensiv forskning om dette emne.

Under alle omstændigheder giver overflod af muligheder for tilrettelæggelse af interaktioner af forskellig art (mekanisk, kemisk, elektrisk) og forskellige rumtidsskalaer dig mulighed for at få interessante effekter på makroniveau. Og dette område venter på sine forskere og udviklere.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: