Техника - молодёжи 1960-01, страница 13

Молекулы мономеров — вто своеобразные кирпичики, из которых при содействии температуры, давления и катализаторов складываются молекулы полимерных веществ. Свойства этих веществ, как видно из рисунка, зависят от величины, а также от формы молекул полимера. В молекуле полимера может быть разное количество молекул мономеров. В соответствии с этим различны и изделия из полимерных веществ.

кая молекула заключает в себе около миллиона атомов!

Вот до каких высот добрался химический синтез. Вот чем завершились труды великих органиков XIX и нашего веков!

Некоторые ученые считают, что «сейчас химия открыла неисчерпаемые возможности синтезировать любые полимерные молекулы и создавать из них вещества с заданными свойствами». Так пишет академик Н. Н. Семенов.

Другие более осторожно подходят к оценке нынешних успехов. Академик А. Н. Несмеянов пишет об зтом: «Огромность молекул создает для химика практическую невозможность сознательного синтеза любой заданной структуры — путь, на котором достигнуты такие исключительные успехи в органической химии низкомолекулярных соединений. На данной стадии наших знаний оказываются осуществимыми лишь синтезы некоторых избранных типов высокомолекулярных соединений

монотонной или мозаично-монотонной структуры или, напротив, случайной хаотической структуры. Эта ограниченность синтетических возможностей связана с ограниченностью разработанных пока синтетических путей в области высокомолекулярных соединений».

Я полагаю, в зтих высказываниях нет кардинального противоречия, как может показаться с первого взгляда. Академик Н. Н. Семенов говорит о гигантски увеличившейся власти человека над созданием нужных ему материалов. Да, химия нашла путь, правда пока еще довольно узкий, к созданию материалов таких качеств, которыми не обладают материалы естественные. Наука получила возможность добиваться материалов жестких и вязких, водонепроницаемых и принимающих влагу, кислотоупорных, зластичных, упругих и т. д., причем с каждым новым синтезом сочетание нужных качеств все более соответствует требованиям техники.

Академик А. Н. Несмеянов имеет в виду задачи более далекие и более широкие. Он исходит не только из потребностей промышленности, но и из мысленно представляемого права человека распоряжаться любой составной частью любой макромолекулы. Создавать вещество с такой же свободой, с какой художник создает мозаичную картину. Чем мельче камни мозаики по отношению к размерам картины, тем более своевольно может мастер провести нужные ему линии рисунка. Чем богаче ассортимент цветов, тем богаче у него возможность передать желаемый колорит и тем плавнее будут переходы от оттенка к оттенку.

Невероятная мечта... Проблеск в какую-то неоглядную даль будущих открытий. Что рисуется там? Создание живой ткани? Разгадка тайны жизни?

Что касается нынешнего дня, то власть человека над веществами, составленными из молекул-гигантов, все же довольно обширна.

СТРОИТЕЛЬСТВО СВЕРХМОЛЕКУЛ

Прежде всего химия имеет возможность заменять атомы водорода в тех атомных группах, или «радикалах», из множества которых состоит большая молекула полимера. Вспомним нашу топорную модель молекулы этилена — нашу «скамеечку» с водородными «ножками». Оказывается, есть способы делать эти «ножки» из других элементов — хлора,

фтора, а иногда и «привинчивать» к углеродным атомам целые атомные группы.

Эти новые «ножки», которые на языке химии называются «заместителями», придают новые свойства веществам, состоящим из таких макромолекул. Оказывается, очень большое значение имеет также и то, правые или левые «ножки» заменены новыми и как расположены друг за другом наши «скамеечки» в макромолекуле.

Может случиться, что «скамеечки» следуют друг за другом произвольно. Их «сиденья» соединились в одну сплошную доску углеродного основания макромолекулы, а их «ножки» чередуются без всякой правильности: вот две водородные, потом правая из заместителя, потом опять обе водородные, потом снова правая из заместителя, а еще через одну пару водородных «ножка» из заместителя оказалась слева, и так далее в полном беспорядке.

Однако техника обладает методами, которыми можно иногда внести порядок в расположение, в чередование звеньев в макромолекуле.

Путем подбора условий полимеризации можно заставить звенья чередоваться в строгой правильности. Можно, например, расположить звенья с заместителями через одно звено, причем можно даже всю гигантскую «скамью» построить так, что «ножки» с заместителями окажутся только с правой стороны общей «доски» или только с левой. Полимеры, у которых молекулы построены с такой правильностью, называются изотактическими.

К чему приводит эта «сверхорганизованность», эта «ультрарегулярность» в строении макромолекулы?

Она приводит, например, к тому, что если обычный полистирол при нагревании до 80° становится мягким, то полистирол строго организованный, изотактический сохраняет прочность даже при температуре в 200°. А ведь в наше время громадных скоростей, повышенных давлений, высоких температур теплостойкость есть необходимое качество материалов.

Значит, расположите атомы несколько по-другому, сдвиньте их на какие-то миллимикронные расстояния — и вот уже ваш материал противостоит стоградусной температуре. Может быть, на пути именно подобного строительства молекул нас ждут самые невероятные результаты в отношении прочности, жаростойкости синтетических веществ.

(Продолжение следует)

9