|
 I 1861 skete der en enestående begivenhed - et sukkerlignende stof blev først oprettet i en kemikers reagensglas!
Det er overflødigt at sige om betydningen af denne begivenhed? Verdens befolkning fordobles hvert 60-100 år. Han har brug for mere og mere mad. Til dette pløjes nye lande, fiskeriet forbedres osv. Og så fik Butlerov sukker ved at behandle formaldehyd med kalkvand. Hvorfor fortsætte med at dyrke sukkerrør- og sukkerroeplantager? Mad - først sukker, derefter proteiner - kan oprettes kunstigt!
Men hvis du nu leder efter kunstig mad, finder du den ikke, selvom der er gået et århundrede siden syntesen af sukker. Kemikere fik forvirrede kort ... Lad os dog ikke komme foran os selv.
 I matematik er to altid to, men i organisk kemi er to molekyler sammensat af de samme atomer i samme rækkefølge ikke nødvendigvis ækvivalente med hinanden. Og "synderen" af dette er den rumlige struktur af molekyler.
Hvad er det? Du har fem fingre på begge hænder. Deres rækkefølge er den samme. Men prøv at have blandet handskerne sammen, læg den venstre på højre hånd. Den rumlige struktur er det, der adskiller venstre fra højre.
Polymermolekyler - disse gigantiske kæder af individuelle enheder af små molekyler kaldet monomerer - er strengt orienteret i rummet i forhold til hinanden og er i denne henseende som handsker. Nogle af disse molekyler giver deres rumlige egenskaber ved, at nogle af dem, når de drejes, drejer den polariserede lysstråle til højre, mens andre - til venstre. Dyr og menneskers krop består kun af levorotatoriske proteinmolekyler. Dextrorotatoriske molekyler absorberes simpelthen ikke af kroppen. De er "ikke spiselige" for ham. Og da syntetiske produkter er en blanding af rigtige og levorotatoriske molekyler, så ...
Det viser sig, at det ikke er nok at få det nødvendige stof. Det er også nødvendigt at bortskaffe arkitekturen for hvert molekyle. Så at hver gruppe af atomer i et molekyle indtager et strengt defineret sted i rummet. Og hvis denne regel ikke overholdes, selv når der oprettes tekniske polymere materialer, er resultaterne skuffende.
Så for eksempel er der polystyren og polystyren. Polystyren, hvorfra mange husholdningsartikler nu er fremstillet, er amorf. Dens molekylære struktur er som en uigennemtrængelig krat, hvor stængler, grene, rødder blandes sammen i et rod.
 Men hvis polystyrenmolekylerne var orienteret i rummet, arrangeret i en streng rækkefølge, ligesom planter sået på en firkantet indlejret måde, ville sådan polystyren være meget lig den “uorganiserede” navnebror. Hvis amorf polystyren har et smeltepunkt på 80 grader, så er "organiseret" polystyren (molekyler af et sådant stof kaldes stereoregulært) - 240 grader. Forskel! Derudover er den stereoregulære polymer dobbelt så stærk.
Det er let at forestille sig, hvilket spring den nationale økonomi ville gøre, hvis fabrikkerne kun producerede stereoregulære polymerer! Og hvor meget vil chancerne for at erstatte naturlige produkter øges med syntetiske produkter!
Men et molekyle er ikke et hus, og et stof er ikke en by, der kan bygges, som du vil. Det er svært at forestille sig et "stillads" for hver af de mange billioner af molekyler.
Dette er grunden til, at alle forsøg på at opnå rene stereoregulære polymerer ikke har været særlig opmuntrende. I bedste fald var det ved hjælp af specielle katalysatorer muligt at opnå blandinger, hvor firs procent af molekylerne var orienteret, og tyve var i uorden. Disse "uorganiserede" molekyler forringede straks materialets kvalitet.
Det var klart, at fremtidens materialer ikke kunne opnås ved hjælp af de gamle metoder; nye måder skulle søges.Og på et tidspunkt i laboratoriet ved Research Institute of Petrochemical Synthesis fra USSR Academy of Sciences fandt de en af måderne til dette.
Her lykkedes det at bygge "stilladser" til samling af stereoregulære polymermolekyler. Men selve dette molekyle kan ikke ses selv i et elektronmikroskop.
"Stilladset" viste sig at være molekyler af et andet stof - urinstof.
Forenklet noget kan vi sige, at urinstofmolekylet har form som et kvadrat. Under krystallisering af ren urinstof er kvadraterne forbundet parvis og danner en rombe.
Men interagerende med et carbonhydrid (som er en monomer) kombineres urinstofmolekyler ikke i to, men i tre. Der dannes en sekskant, som "fanger" monomermolekylet.
 Ligesom larver i en bikage ligger monomermolekyler nu i urinstofkrystaller. De er placeret inde i krystalgitteret i en streng rækkefølge og indtager en bestemt position i rummet. Hvis vi nu "tværbinder" monomerer til hinanden, dvs. forbinder dem med en kemisk binding, så er den stereoregulære polymer klar ...
"Tværbinding" af monomerer udføres ved bestråling. Mikropartikler af stråling ophidser monomere larver, får dem til at synes at holde hænder. Bestrålingspolymerisation kan udføres på få sekunder, mens det med katalysatorer kan tage timer. Det kan ledes i ethvert rumfang, så længe emitterens kraft er tilstrækkelig.
Godt metalstillads efter afslutningen af byggeriet adskilles og føres til nybyggeri. Så det er her. Når polymeriseringen er afsluttet, opløses urinstoffet i vand, og der opnås en ren polymer, og urinstoffet kan igen anvendes fuldt ud til den samme proces.
På krystalgitteret af urinstof kan der imidlertid kun polymeriseres monomerer, som er placeret inde i kanalen dannet af sekskanterne i dets molekyler. Men ikke kun urinstof kan interagere med kulbrinter på denne måde. Nu leder forskere efter stoffer, der krystalliserer og danner kanaler af forskellig størrelse og form, og som derfor kan tjene som "stillads" for en række polymere stoffer.
Molekyler med en given arkitektur ... Stoffer, der er bygget efter en plan ... Dette er et stort skridt fremad inden for kemi.
Gavrilova N.V.
|
