|
 1861. gadā notika izcils notikums - cukuram līdzīga viela vispirms tika izveidota ķīmiķa mēģenē!
Lieki teikt par šī notikuma nozīmi? Zemes iedzīvotāju skaits dubultojas ik pēc 60–100 gadiem. Viņam vajag arvien vairāk pārtikas. Šim nolūkam tiek uzartas jaunas zemes, tiek uzlabota makšķerēšana utt. Un tad Butlerovs ieguva cukuru, apstrādājot formaldehīdu ar kaļķa ūdeni. Kāpēc turpināt kultivēt cukurniedru un cukurbiešu plantācijas? Pārtiku - vispirms cukuru, pēc tam olbaltumvielas - var radīt mākslīgi!
Bet, ja jūs tagad meklējat mākslīgo pārtiku, jūs to neatradīsit, lai gan kopš cukura sintēzes ir pagājis gadsimts. Ķīmiķi ieguva sajauktas kārtis ... Tomēr netiksim priekšā.
 Matemātikā divi vienmēr ir divi, bet organiskajā ķīmijā divas molekulas, kas sastāv no vieniem un tiem pašiem atomiem vienā secībā, ne vienmēr ir vienādas ar otru. Un tā "vaininieks" ir molekulu telpiskā struktūra.
Kas tas ir? Jums ir pieci pirksti uz abām rokām. Viņu kārtība ir tāda pati. Bet mēģiniet, sajaucis cimdus, ielieciet kreiso labajā rokā. Telpiskā struktūra ir tā, kas atšķir kreiso un labo.
Polimēru molekulas - šīs mazo molekulu atsevišķo vienību milzu ķēdes, ko sauc par monomēriem, ir stingri orientētas telpā viena pret otru un šajā ziņā ir kā cimdi. Dažas no šīm molekulām izsniedz savas telpiskās īpašības ar to, ka dažas no tām, pagriežot, pagriež polarizēto gaismas staru pa labi, bet citas - pa kreisi. Dzīvnieku un cilvēku ķermenis sastāv tikai no balsta kustības olbaltumvielu molekulām. Dekstrorējošās molekulas ķermenis vienkārši neuzsūc. Viņam tie nav "ēdami". Tā kā sintētiskie izstrādājumi ir labo un virzošo molekulu maisījums, tad ...
Izrādās, ka nepietiek, lai iegūtu nepieciešamo vielu. Ir nepieciešams arī atbrīvoties no katras molekulas arhitektūras. Tā ka katra molekulas atomu grupa kosmosā ieņem stingri noteiktu vietu. Un, ja šis noteikums netiek ievērots, pat veidojot tehniskos polimērmateriālus, tad rezultāti rada vilšanos.
Tātad, piemēram, ir polistirols un polistirols. Polistirols, no kura tagad tiek izgatavoti daudzi sadzīves priekšmeti, ir amorfs. Tās molekulārā struktūra ir kā necaurejams biezoknis, kur kātiņi, zari, saknes sajaucas nekārtībā.
 Bet, ja polistirola molekulas būtu orientētas telpā, sakārtotas stingrā secībā, piemēram, augi, kas sēti kvadrātveida ligzdā, tad šāds polistirols būtu ļoti maz līdzīgs tā “neorganizētajam” vārda brālim. Ja amorfā polistirola kušanas temperatūra ir 80 grādi, tad "organizētais" polistirols (šādas vielas molekulas sauc par stereoregulāru) - 240 grādi. Atšķirība! Turklāt stereoregulārais polimērs ir divreiz spēcīgāks.
Ir viegli iedomāties, kādu lēcienu valsts ekonomika izdarītu, ja rūpnīcas ražotu tikai stereoregulārus polimērus! Un cik daudz palielinātu dabisko produktu aizstāšanas iespējas ar sintētiskiem produktiem!
Bet molekula nav māja, un viela nav pilsēta, kuru var uzbūvēt, kā vēlaties. Ir grūti iedomāties "sastatnes" katrai no daudzajām triljoniem molekulu.
Tāpēc visi mēģinājumi iegūt tīrus stereoregulārus polimērus nav bijuši īpaši iepriecinoši. Labākajā gadījumā ar īpašu katalizatoru palīdzību bija iespējams iegūt maisījumus, kuros astoņdesmit procenti molekulu bija orientēti un divdesmit bija nesakārtoti. Šīs "neorganizētās" molekulas nekavējoties pasliktināja materiāla kvalitāti.
Bija skaidrs, ka nākotnes materiālus nevar iegūt, izmantojot vecās metodes, ir jāmeklē jauni veidi.Un savulaik PSRS Zinātņu akadēmijas Naftas ķīmijas sintēzes pētījumu institūta laboratorijā viņi atrada vienu no veidiem, kā to panākt.
Šeit viņiem izdevās uzbūvēt "sastatnes" stereoregulāru polimēru molekulu montāžai. Bet pati šī molekula nav redzama pat elektronu mikroskopā.
Izrādījās, ka "sastatnes" ir citas vielas - urīnvielas - molekulas.
Nedaudz vienkāršojot, mēs varam teikt, ka karbamīda molekulai ir kvadrāta forma. Tīras urīnvielas kristalizācijas laikā kvadrāti ir savienoti pa pāriem, veidojot rombu.
Bet, mijiedarbojoties ar ogļūdeņražu (kas ir monomērs), urīnvielas molekulas apvienojas nevis divās, bet trīs. Tiek izveidots sešstūris, kas "notver" monomēra molekulu.
 Tāpat kā kāpuri šūnā, arī monomēra molekulas tagad atrodas urīnvielas kristālos. Tie atrodas kristāla režģa iekšpusē stingrā secībā, ieņem noteiktu vietu kosmosā. Ja mēs tagad "savstarpēji saistām" monomērus viens ar otru, tas ir, savienojam tos ar ķīmisko saiti, tad stereoregulārais polimērs ir gatavs ...
Monomēru "šķērssaistīšanu" veic ar apstarošanu. Radiācijas mikrodaļiņas uzbudina monomēriskos kāpurus, liek tiem šķist turētus rokās. Apstarošanas polimerizāciju var veikt dažu sekunžu laikā, savukārt ar katalizatoriem tas var aizņemt stundas. To var vadīt jebkurā vielas tilpumā, ja vien emitētāja jauda ir pietiekama.
Labas metāla sastatnes pēc būvniecības beigām tiek demontētas un pārceltas uz jaunu būvniecību. Tā tas ir arī šeit. Kad polimerizācija ir pabeigta, urīnviela tiek izšķīdināta ūdenī un tiek iegūts tīrs polimērs, un urīnvielu atkal var pilnībā izmantot tajā pašā procesā.
Uz urīnvielas kristāliskā režģa var polimerizēties tikai monomēri, kas tiek ievietoti kanāla iekšpusē, ko veido tā molekulu sešstūri. Bet šādā veidā mijiedarboties ar ogļūdeņražiem var ne tikai urīnviela. Tagad zinātnieki meklē vielas, kas, kristalizējoties, veido dažāda lieluma un formas kanālus, kas tādējādi varētu kalpot kā "sastatnes" dažādām polimēru vielām.
Molekulas ar noteiktu arhitektūru ... Vielas, kas tiek veidotas pēc projekta ... Tas ir milzīgs solis uz priekšu ķīmijā.
Gavrilova N.V.
|
