|
 V roce 1861 došlo k výjimečné události - látka podobná cukru byla poprvé vytvořena ve zkumavce chemiků!
Netřeba říkat o důležitosti této události? Populace Země se každých 60-100 let zdvojnásobuje. Potřebuje víc a víc jídla. Za tímto účelem se orají nové země, zdokonaluje se rybolov atd. A potom Butlerov získal cukr zpracováním formaldehydu vápennou vodou. Proč pokračovat v pěstování plantáží cukrové třtiny a cukrové řepy? Potraviny - nejprve cukr, poté bílkoviny - lze vytvářet uměle!
Pokud však nyní hledáte umělé jídlo, nenajdete ho, ačkoli od syntézy cukru uplynulo století. Chemici dostali zmatené karty ... Nenechme se však předbíhat.
 V matematice jsou dva vždy dva, ale v organické chemii se dvě molekuly složené ze stejných atomů ve stejném pořadí nemusí nutně navzájem rovnat. A „viníkem“ toho je prostorová struktura molekul.
Co to je? Máte pět prstů na obou rukou. Jejich pořadí je stejné. Ale zkuste si promíchat rukavice a položte levou na pravou ruku. Prostorová struktura rozlišuje zleva doprava.
Polymerní molekuly - tyto obří řetězce jednotlivých jednotek malých molekul nazývaných monomery - jsou vzájemně přísně orientovány v prostoru a v tomto ohledu jsou jako rukavice. Některé z těchto molekul vydávají své prostorové charakteristiky v tom, že některé z nich při otáčení otáčejí polarizovaným světelným paprskem doprava, zatímco jiné - doleva. Tělo zvířat a lidí se skládá pouze z levotočivých molekul bílkovin. Pravotočivé molekuly prostě nejsou tělem asimilovány. Jsou pro něj „nejedlé“. A protože syntetické produkty jsou směsí pravých a levotočivých molekul, pak ...
Ukazuje se, že nestačí získat požadovanou látku. Je také nutné zlikvidovat architekturu každé molekuly. Takže každá skupina atomů v molekule zaujímá přísně definované místo ve vesmíru. A pokud se toto pravidlo nedodrží ani při vytváření technických polymerních materiálů, pak jsou výsledky zklamáním.
Například existuje polystyren a polystyren. Polystyren, ze kterého se nyní vyrábí mnoho předmětů pro domácnost, je amorfní. Jeho molekulární struktura je jako neproniknutelná houští, kde se stonky, větve, kořeny mísí v nepořádku.
 Ale pokud by byly polystyrenové molekuly orientovány v prostoru, uspořádány v přísném pořadí, jako jsou rostliny oseté čtvercovým způsobem, pak by takový polystyren byl velmi malý jako jeho „neorganizovaný“ jmenovec. Pokud má amorfní polystyren teplotu tání 80 stupňů, pak "organizovaný" polystyren (molekuly takové látky se nazývají stereoregulární) - 240 stupňů. Rozdíl! Kromě toho je stereoregulární polymer dvakrát tak silný.
Je snadné si představit, jaký skok by národní ekonomika udělala, kdyby továrny vyráběly pouze stereoběžné polymery! A o kolik by se zvýšila šance na nahrazení přírodních produktů syntetickými produkty!
Ale molekula není dům a látka není město, které lze postavit, jak se vám líbí. Je těžké si představit „lešení“ pro každý z mnoha bilionů molekul.
Z tohoto důvodu nebyly všechny pokusy o získání čistých stereoregulárních polymerů příliš povzbudivé. V nejlepším případě bylo možné pomocí speciálních katalyzátorů získat směsi, ve kterých bylo osmdesát procent molekul orientováno a dvacet bylo v nepořádku. Tyto „dezorganizované“ molekuly okamžitě zhoršily kvalitu materiálu.
Bylo jasné, že materiály budoucnosti nelze získat pomocí starých metod; bylo nutné hledat nové způsoby.A najednou v laboratoři Výzkumného ústavu petrochemické syntézy Akademie věd SSSR našli jednu z cest.
Zde se jim podařilo postavit „lešení“ pro sestavování stereoregulárních polymerních molekul. Samotnou tuto molekulu ale nelze vidět ani v elektronovém mikroskopu.
„Lešení“ se ukázalo být molekulami jiné látky - močoviny.
Zjednodušeně můžeme říci, že molekula močoviny má tvar čtverce. Během krystalizace čisté močoviny jsou čtverce spojeny v párech a tvoří kosočtverec.
Ale v interakci s uhlovodíkem (což je monomer) se molekuly močoviny nespojují ve dvou, ale ve třech. Vytvoří se šestiúhelník, který "zachytí" molekulu monomeru.
 Jako larvy v plástve, molekuly monomeru nyní leží v krystalech močoviny. Jsou umístěny uvnitř krystalové mřížky v přísném pořadí a zaujímají určitou pozici ve vesmíru. Pokud nyní monomery vzájemně „zesíťujeme“, to znamená spojíme je chemickou vazbou, pak je stereoregulární polymer připraven ...
"Zesíťování" monomerů se provádí ozářením. Mikročástice záření vzrušují monomerní larvy, takže se zdá, že se drží za ruce. Polymeraci ozařování lze provést během několika sekund, zatímco u katalyzátorů to může trvat hodiny. Může být prováděno v jakémkoli objemu hmoty, pokud je dostatečná síla vysílače.
Dobré kovové lešení po skončení stavby je demontováno a převezeno do nové konstrukce. Takže je to tady. Po dokončení polymerace se močovina rozpustí ve vodě a získá se čistý polymer a močovina se může znovu plně použít pro stejný proces.
Na krystalové mřížce močoviny však mohou polymerovat pouze monomery, které jsou umístěny uvnitř kanálu tvořeného šestiúhelníky jejích molekul. Nejen močovina však může interagovat s uhlovodíky tímto způsobem. Vědci nyní hledají látky, které krystalizují a vytvářejí kanály různé velikosti a tvaru, a které by proto mohly sloužit jako „lešení“ pro různé polymerní látky.
Molekuly s danou architekturou ... Látky, které jsou postaveny podle plánu ... To je obrovský krok vpřed v chemii.
Gavrilova N.V.
|
