Техника - молодёжи 1971-10, страница 24
Слово «изотаксический» нужно перевести как «упорядоченный во всех направлениях», то есть такой, в каком по любым осям наш взор находил бы повторения, видел бы закон построения. Гигантские молекулы одного и того же полимера в основном бывают атактические и изотактические. Не так давно на это не обращали особого внимания. Но потом оказалось, что эти два вида молекул, имея совершенно одинаковый атомный состав, резко отличаются друг от друга по свойствам. Секрет в том, каким именно образом расположены в пространстве атомы или группы атомов молекулы. Как известно, молекула полимера состоит из «главной», «несущей» цепи атомов, а к ней бывают присоединены так называемые «заместители», обычно обозначаемые буквой R. От этих «аров» («R» по-английски произносится «ар») в значительной мере зависят некоторые важные свойства молекулы. В «ары» могут входить не только углерод, водород, кислород и азот, но и фосфор, сера, хлор, фтор и другие элементы. Часто приходится читать, что молекула полимера подобна нитке бус (углеродная или кремниевая несущая цепь), к которой подвешены связочки бусинок — заместители, «ары». Законы химии допускают для одного и того же полимера различное расположение «аров» по отношению к несущей цепи: «ары» разного состава могут чередоваться произвольно или в строгом порядке повторения^ могут быть расположены по одну сторону цепи или направлены в разные стороны... «Отсутствие порядка и регулярности являет вид гнусный», — говорил Этьен Буле. — Зато, — воскликнул бы он. волшебно гармонируя своими завитыми буклями с колоннами актового зала в новом университете, — о, сколь прекрасен полимер, каждая молекула коего строго регулярна и представляет собою как бы образец высшего ювелирного искусства — пояс, ожерелье или диадему, венчающие красоту Природы. Какая симметрия, какая регулярность, какое легкообозреваемое единообразие! Так оно и есть. Если взглянуть на схему молекулы изотактического полимера, например полистрола, мы увидим красивое зрелище строгого чередования всех ее частей в пространстве, так что она могла бы с успехом украсить в качестве орнамента карниз упомянутого зала и даже более ответственные здания. Но Этьен Буле был художник, поэт. А что может сказать о регулярности полимерных молекул наш современник — химик, инженер, конструктор? Он может сообщить некоторые цифровые характеристики. Например, о том же полистроле. Когда кусок этого материала состоит из атакти-ческих, то есть беспорядочных молекул, он начинает размягчаться при восьмидесяти градусах. Но если его составляют молекулы изотактические, он выдерживает атаки тепла до ДВУХСОТ ДВАДЦАТИ градусов — на сто сорок градусов выше! Изотак-тический полимер винилциклогексана имеет температуру плавления около ТРЕХСОТ градусов! Что касается прочности, то, например, упорядоченный полипропилен, когда его молекулы направлены параллельно, имеет прочность на разрыв того же порядка, что и сталь. А ведь он легче стали в восемь раз! Температура плавления и прочность полимерных цепей в значительной мере зависит от упорядоченности молекул. Молекулы изотактических полимеров имеют четкие и строгие пространственные формы. Они кристалличны. Они плотно упакованы. Силы, действующие между частями молекул, в них действуют с особой мощностью. Все преимущества регулярности, о которой с таким благоговением и восторгом писал ньютонианец Буле, сказываются в упорядоченных полимерах. «Представления о полимерах как о системах перепутанных цепей настолько просты и привычны, что до последнего времени казались большинству исследователей почти самоочевидными», — говорил один из самых выдающихся знатоков полимеров, академик В. Каргин, на симпозиуме в университете. Однако теперь нам известно, что «самоочевидность» — вещь опасная и доверять ей не следует. Ее нужно заменять очевидностью, а чтобы очи видели получше, надо их вооружать. При помощи замечательных приборов, созданных в середине 50-х годов, удалось увидеть, что кристаллические полиэтилены отнюдь не представляют собой какие-то местные упорядочения среди перепутанных систем. Нет, стало «оче-видно», что этот полимер обладает правильной кристаллической формой. То же произошло с молекулами многих и многих полимеров. По мере того как наука упорно и разносторонне искала правильности в строении полимеров, стремилась привести их сложное устройство к совершеннейшему виду регулярности, а именно — к кристаллу, само понятие кристалла стало меняться. Содержание его расширялось. Вот один из примеров. В последние • десятилетия физика интересуется не столько твердым или жидким состоянием вещества, сколько степенью его регулярности, то есть тем, что особенно занимало моего любимого Буле. Уж кажется, какое тело более достойно названия «твердого», нежели стекло? Пожалуй, только алмаз или корунд! А между тем физику удобнее рассматривать стекло как жидкость. Как сверхвязкую жидкость, да еще подвергнутую переохлаждению. Дело в том, что стекло лишено регулярного строения. В нем нет повторяющихся особенностей. Нет закона структуры. А вода? Что может быть более достойно названия жидкости, нежели вода? Она есть символ всего жидкого, она почти синоним жидкости... И однако, физик может рассматривать воду как тело, имеющее структуру. Внутри себя вода таит регулярность. (Впрочем, она таит в себе еще столько удивительностей, что достойна целой книги.) Молекула воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода, может образовать четыре одинаковые связи с соседними молекулами. Эти связи называются «водородными»... Взаимное притяжение молекул воды очень значительно. Таким образом, в воде воз 22 |
