|
 1861. godine dogodio se izvanredan događaj - tvar nalik šećeru prvi je put stvorena u kemijskoj epruveti!
Suvišno je reći o značaju ovog događaja? Zemljina populacija udvostručuje se svakih 60-100 godina. Treba mu sve više i više hrane. Za to se oru nova zemljišta, poboljšava ribolov itd. A onda je Butlerov dobio šećer obrađivanjem formaldehida vapnenom vodom. Zašto nastaviti obrađivati plantaže šećerne trske i šećerne repe? Hrana - prvo šećer, a zatim proteini - može se stvoriti umjetno!
Ali ako sada tražite umjetnu hranu, nećete je naći, iako je prošlo stoljeće od sinteze šećera. Kemičari su dobili zbunjene karte ... Međutim, nemojmo ići ispred sebe.
 U matematici su dvije uvijek dvije, ali u organskoj kemiji dvije molekule sastavljene od istih atoma, istim redoslijedom, nisu nužno jednake jedna drugoj. A "krivac" za to je prostorna struktura molekula.
Što je? Imate pet prstiju na obje ruke. Njihov je redoslijed isti. Ali pokušajte, nakon što ste pomiješali rukavice, lijevu stavite na desnu ruku. Prostorna struktura je ono što razlikuje lijevo od desnog.
Molekule polimera - ti divovski lanci pojedinačnih jedinica malih molekula koji se nazivaju monomeri - strogo su orijentirani u prostoru jedni prema drugima i u tom pogledu su poput rukavica. Neke od ovih molekula daju svoje prostorne karakteristike u tome što neke od njih, okrećući se, okreću polariziranu zraku svjetlosti udesno, dok druge - ulijevo. Tijelo životinja i ljudi sastoji se samo od molekula bjelančevina koje se okreću. Telo jednostavno ne apsorbira molekule s pravom rotacijom. Oni za njega "nisu jestivi". A budući da su sintetički proizvodi mješavina desnih i vrtljivih molekula, onda ...
Ispada da nije dovoljno dobiti potrebnu tvar. Također je potrebno raspolagati arhitekturom svake molekule. Tako da svaka skupina atoma u molekuli zauzima strogo određeno mjesto u prostoru. A ako se ovo pravilo ne poštuje čak ni prilikom stvaranja tehničkih polimernih materijala, tada su rezultati razočaravajući.
Tako, na primjer, postoje polistiren i polistiren. Polistiren, od kojeg se danas izrađuju mnogi predmeti za kućanstvo, je amorfan. Njegova molekularna struktura slična je neprobojnoj gustišu, gdje su stabljike, grane, korijeni pomiješani u neredu.
 Ali da su molekule polistirena orijentirane u svemiru, poredane u strogom redoslijedu, poput biljaka posijanih u četvrtasto ugniježđeno gnijezdo, tada bi takav polistiren vrlo malo nalikovao svom "neorganiziranom" imenjaku. Ako amorfni polistiren ima talište od 80 stupnjeva, tada "organizirani" polistiren (molekule takve tvari nazivaju se stereoregularnim) - 240 stupnjeva. Razlika! Uz to, stereoregularni polimer je dvostruko jači.
Lako je zamisliti kakav bi skok napravila nacionalna ekonomija kad bi tvornice proizvodile samo stereo-pravilne polimere! A koliko bi se povećale šanse za zamjenu prirodnih proizvoda sintetičkim proizvodima!
Ali molekula nije kuća, a tvar nije grad koji se može graditi kako želite. Teško je zamisliti "skelu" za svaki od mnogih bilijuna molekula.
Zbog toga svi pokušaji dobivanja čistih stereoregularnih polimera nisu bili previše ohrabrujući. U najboljem slučaju, uz pomoć posebnih katalizatora, bilo je moguće dobiti smjese u kojima je osamdeset posto molekula bilo orijentirano, a dvadeset u poremećaju. Te "neorganizirane" molekule odmah su pogoršale kvalitetu materijala.
Bilo je jasno da se materijali budućnosti ne mogu dobiti starim metodama, već se mora tražiti nove načine.I svojedobno su u laboratoriju Istraživačkog instituta za petrokemijsku sintezu Akademije znanosti SSSR-a pronašli jedan od načina za to.
Ovdje su uspjeli sagraditi "skele" za sastavljanje stereoregularnih molekula polimera. Ali sama se ova molekula ne može vidjeti ni u elektronskom mikroskopu.
Ispostavilo se da su "skele" molekule druge tvari - uree.
Pojednostavljujući, možemo reći da molekula uree ima oblik kvadrata. Tijekom kristalizacije čiste ureje, kvadrati su povezani u parovima, tvoreći romb.
Ali, u interakciji s ugljikovodikom (koji je monomer), molekule uree ne kombiniraju se u dva, već u tri. Nastaje šesterokut koji "hvata" molekulu monomera.
 Poput ličinki u saću, molekule monomera sada leže u kristalima uree. Smješteni su unutar kristalne rešetke u strogom redoslijedu, zauzimaju određeni položaj u prostoru. Ako sada monomere međusobno "umrežimo", odnosno povežemo kemijskom vezom, tada je stereoregularni polimer spreman ...
"Umrežavanje" monomera vrši se zračenjem. Mikročestice zračenja pobuđuju monomerne ličinke, čini se da se drže za ruke. Polimerizacija ozračivanjem može se obaviti u sekundi, dok s katalizatorima to može potrajati satima. Može se provoditi u bilo kojem volumenu materije, sve dok je snaga emitera dovoljna.
Dobra metalna skela nakon završetka gradnje demontira se i odvodi u novu gradnju. Tako je i ovdje. Kad je polimerizacija završena, urea se otopi u vodi i dobije se čisti polimer, a urea se opet može u potpunosti koristiti za isti postupak.
Na kristalnoj rešetki uree, međutim, mogu se polimerizirati samo monomeri koji su smješteni unutar kanala koji tvore šesterokuti njegovih molekula. Ali na taj način ne samo da urea može komunicirati s ugljikovodicima. Sada znanstvenici traže supstance koje, kristalizirajući, tvore kanale različite veličine i oblika i koje bi stoga mogle poslužiti kao "skela" za razne polimerne tvari.
Molekule s danom arhitekturom ... Tvari koje se grade prema nacrtu ... Ovo je ogroman korak naprijed u kemiji.
Gavrilova N.V.
|
