|
 1861. године догодио се изузетан догађај - супстанца слична шећеру први пут је створена у хемијској епрувети!
Сувишно је рећи о значају овог догађаја? Земљина популација се удвостручује сваких 60-100 година. Треба му све више и више хране. За ово се ору нова земљишта, побољшава риболов итд. А онда је Бутлеров добио шећер третирајући формалдехид кречном водом. Зашто наставити са обрађивањем плантажа шећерне трске и шећерне репе? Храна - прво шећер, а затим протеини - може се створити вештачки!
Али ако сада потражите вештачку храну, нећете је наћи, иако је од синтезе шећера прошао век. Хемичари су добили збуњене карте ... Међутим, немојмо ићи испред себе.
 У математици су два увек два, али у органској хемији два молекула састављена од истих атома, истим редоследом, нису нужно међусобно једнака. А „кривац“ за ово је просторна структура молекула.
Шта је то? Имате пет прстију на обе руке. Њихов редослед је исти. Али покушајте, помешајући рукавице, ставите леву на десну руку. Просторна структура је оно што разликује лево од десног.
Молекули полимера - ови џиновски ланци појединачних јединица малих молекула који се називају мономери - строго су оријентисани у простору једни према другима и у том погледу су попут рукавица. Неки од ових молекула дају своје просторне карактеристике у томе што неки од њих, када се ротирају, окрећу поларизовани сноп светлости удесно, док други - улево. Тело животиња и људи састоји се само од леворотационих молекула протеина. Тело једноставно не апсорбује молекуле с правом ротацијом. Они за њега „нису јестиви“. А пошто су синтетички производи мешавина десних и лево ротационих молекула, онда ...
Испоставља се да није довољно да се добије потребна супстанца. Такође је неопходно располагати архитектуром сваког молекула. Тако да свака група атома у молекулу заузима строго одређено место у простору. А ако се ово правило не поштује чак ни приликом стварања техничких полимерних материјала, онда су резултати разочаравајући.
Тако, на пример, постоје полистирен и полистирен. Полистирен, од којег су данас направљени многи предмети за домаћинство, је аморфан. Његова молекуларна структура је попут непробојне шикаре, где су стабљике, гране, корени помешани у нереду.
 Али да су молекули полистирена оријентисани у свемиру, распоређени у строгом редоследу, попут биљака посејаних у квадратно гнездо, тада би такав полистирен врло мало сличио свом „неорганизованом“ имењаку. Ако аморфни полистирен има тачку топљења од 80 степени, онда "организовани" полистирен (молекули такве супстанце називају се стереорегуларним) - 240 степени. Разлика! Поред тога, стереорегуларни полимер је двоструко јачи.
Лако је замислити какав би скок направила национална економија када би фабрике производиле само стерео-правилне полимере! И колико би се повећале шансе за замену природних производа синтетичким производима!
Али молекул није кућа, а супстанца није град који се може градити како желите. Тешко је замислити „скелу“ за сваки од многих билијуна молекула.
Због тога сви покушаји добијања чистих стереорегуларних полимера нису били превише охрабрујући. У најбољем случају, уз помоћ специјалних катализатора, било је могуће добити смеше у којима је осамдесет одсто молекула било оријентисано, а двадесет у поремећају. Ови „неорганизовани“ молекули одмах су погоршали квалитет материјала.
Било је јасно да се материјали будућности не могу добити старим методама, већ се мора тражити нове начине.И својевремено су у лабораторији Истраживачког института за петрохемијску синтезу Академије наука СССР-а пронашли један од начина за то.
Овде су успели да направе „скеле“ за састављање стереорегуларних молекула полимера. Али сам овај молекул се не може видети ни у електронском микроскопу.
Испоставило се да су „скеле“ молекули друге супстанце - урее.
Поједностављујући, можемо рећи да молекул урее има облик квадрата. Током кристализације чисте уреје, квадрати су повезани у паровима, формирајући ромб.
Али, у интеракцији са угљоводоником (који је мономер), молекули урее се не комбинују у два, већ у три. Настаје шестерокут, који „хвата“ молекул мономера.
 Попут ларви у саћу, молекули мономера сада леже у кристалима урее. Налазе се унутар кристалне решетке у строгом редоследу, заузимају одређени положај у простору. Ако сада мономере међусобно „укрстимо“, односно повежемо хемијском везом, тада је стереорегуларни полимер спреман ...
„Умрежавање“ мономера врши се зрачењем. Микрочестице зрачења побуђују ларве мономера, чини се да се држе за руке. Полимеризација зрачења може се обавити за неколико секунди, док код катализатора то може трајати сатима. Може се спроводити у било којој запремини материје, све док је снага емитера довољна.
Добра метална скела по завршетку градње демонтира се и одводи у нову градњу. Тако је и овде. Када се полимеризација заврши, уреа се раствара у води и добија се чисти полимер, а уреа се поново може у потпуности користити за исти поступак.
На кристалној решетки урее, међутим, могу се полимеризирати само мономери који су смештени унутар канала који чине хексагони њених молекула. Али не само да уреа може на овај начин да ступи у интеракцију са угљоводоницима. Сада научници траже супстанце које, кристалишући, формирају канале различите величине и облика и које би, према томе, могле да послуже као „скела“ за разне полимерне супстанце.
Молекули са датом архитектуром ... Супстанце које се граде према нацрту ... Ово је огроман корак напред у хемији.
Гаврилова Н.В.
|
