|
Mcooker: أفضل الوصفات عن العلم
|
|
 في عام 1861 ، حدث حدث بارز - تم إنشاء مادة شبيهة بالسكر لأول مرة في أنبوب اختبار كيميائي!
وغني عن القول عن أهمية هذا الحدث؟ يتضاعف عدد سكان الأرض كل 60-100 عام. يحتاج المزيد والمزيد من الطعام. لهذا ، يتم حرث أراضي جديدة ، وتحسين الصيد ، وما إلى ذلك. ثم حصل بتليروف على السكر عن طريق معالجة الفورمالديهايد بماء الليمون. لماذا الاستمرار في زراعة قصب السكر ومزارع بنجر السكر؟ الغذاء - السكر أولاً ثم البروتينات - يمكن صنعه صناعياً!
ولكن إذا كنت تبحث الآن عن طعام صناعي ، فلن تجده ، على الرغم من مرور قرن على تصنيع السكر. الكيميائيين حصلوا على بطاقات مشوشة ... ومع ذلك ، دعونا لا نتقدم على أنفسنا.
 في الرياضيات ، يكون اثنان دائمًا هما اثنان ، ولكن في الكيمياء العضوية ، فإن جزيئين يتألفان من نفس الذرات ، في نفس الترتيب ، ليسا بالضرورة معادلين لبعضهما البعض. و "المذنب" في ذلك هو التركيب المكاني للجزيئات.
ما هذا؟ لديك خمسة أصابع في كلتا يديك. ترتيبهم هو نفسه. لكن حاول أن تخلط القفازات ، ضع القفازات اليسرى على اليد اليمنى. الهيكل المكاني هو ما يميز اليسار عن اليمين.
جزيئات البوليمر - هذه السلاسل العملاقة لوحدات فردية من الجزيئات الصغيرة تسمى المونومرات - موجهة بدقة في الفضاء بالنسبة لبعضها البعض وفي هذا الصدد تشبه القفازات. تعطي بعض هذه الجزيئات خصائصها المكانية في أن بعضها ، عند تدويرها ، يحول شعاع الضوء المستقطب إلى اليمين ، بينما البعض الآخر - إلى اليسار. يتكون جسم الإنسان والحيوان من جزيئات بروتينية فقط. جزيئات Dextrorotatory ببساطة لا يمتصها الجسم. هم "غير صالحين للأكل" بالنسبة له. وبما أن المنتجات الاصطناعية عبارة عن مزيج من الجزيئات الصحيحة والمرتفعة ، إذن ...
اتضح أنه لا يكفي الحصول على المادة المطلوبة. من الضروري أيضًا التخلص من بنية كل جزيء. بحيث تحتل كل مجموعة ذرات في جزيء مكانًا محددًا بدقة في الفضاء. وإذا لم يتم اتباع هذه القاعدة حتى عند إنشاء مواد بوليمرية تقنية ، فإن النتائج تكون مخيبة للآمال.
لذلك ، على سبيل المثال ، هناك البوليسترين والبوليسترين. البوليسترين ، الذي تصنع منه الآن العديد من الأدوات المنزلية ، غير متبلور. يشبه تركيبه الجزيئي غابة لا يمكن اختراقها ، حيث تختلط السيقان والفروع والجذور في فوضى.
 ولكن إذا كانت جزيئات البوليسترين موجهة في الفضاء ، ومرتبة بترتيب صارم ، مثل النباتات المزروعة بطريقة متداخلة مربعة الشكل ، فإن مثل هذا البوليسترين سيكون قليلًا جدًا مثل الاسم نفسه "غير المنظم". إذا كانت درجة انصهار البوليسترين غير المتبلور 80 درجة ، فإن البوليسترين "المنظم" (تسمى جزيئات هذه المادة ستيريورريجولار) - 240 درجة. فرق! بالإضافة إلى ذلك ، فإن البوليمر المجسم أقوى بمرتين.
من السهل أن نتخيل ما القفزة التي سيحققها الاقتصاد الوطني إذا أنتجت المصانع البوليمرات المجسمة العادية فقط! وكم ستزداد فرص استبدال المنتجات الطبيعية بالمنتجات الاصطناعية!
لكن الجزيء ليس منزلًا ، والمادة ليست مدينة يمكنك بناؤها كما تريد. من الصعب تخيل "سقالة" لكل تريليونات من الجزيئات.
هذا هو السبب في أن جميع محاولات الحصول على بوليمرات مجسمة نقية لم تكن مشجعة للغاية. في أفضل الأحوال ، بمساعدة محفزات خاصة ، كان من الممكن الحصول على مخاليط حيث تم توجيه ثمانين بالمائة من الجزيئات ، وعشرون منها في حالة اضطراب. أدت هذه الجزيئات "غير المنظمة" على الفور إلى تدهور جودة المادة.
كان من الواضح أنه لا يمكن الحصول على مواد المستقبل باستخدام الأساليب القديمة ؛ كان لابد من البحث عن طرق جديدة.وفي وقت من الأوقات في مختبر معهد أبحاث تخليق البتروكيماويات التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، وجدوا إحدى الطرق لتحقيق ذلك.
هنا تمكنوا من بناء "سقالات" لتجميع جزيئات البوليمر المجسمة. لكن هذا الجزيء نفسه لا يمكن رؤيته حتى في المجهر الإلكتروني.
تبين أن "السقالات" عبارة عن جزيئات من مادة أخرى - اليوريا.
التبسيط إلى حد ما ، يمكننا القول أن جزيء اليوريا له شكل مربع. أثناء تبلور اليوريا النقية ، ترتبط المربعات في أزواج ، وتشكل المعين.
لكن بالتفاعل مع الهيدروكربون (وهو مونومر) ، تتحد جزيئات اليوريا ليس في جزئين ، بل في ثلاثة. يتم تشكيل مسدس ، والذي "يلتقط" جزيء المونومر.
 مثل اليرقات في قرص العسل ، تكمن جزيئات المونومر الآن في بلورات اليوريا. تقع داخل الشبكة البلورية بترتيب صارم ، وتحتل مكانًا معينًا في الفضاء. إذا قمنا الآن "بربط" المونومرات ببعضها البعض ، أي ربطها برابطة كيميائية ، فإن البوليمر المجسم يكون جاهزًا ...
يتم "تشابك" المونومرات عن طريق التشعيع. تثير الجسيمات الدقيقة للإشعاع يرقات المونومر ، مما يجعلها تبدو وكأنها تمسك بأيديها. يمكن إجراء بلمرة التشعيع في ثوانٍ ، بينما يمكن أن تستغرق ساعات مع المحفزات. يمكن إجراؤه في أي حجم للمادة ، طالما أن قوة الباعث كافية.
يتم تفكيك سقالات معدنية جيدة بعد نهاية البناء ونقلها إلى بناء جديد. لذا فهي هنا. عند اكتمال البلمرة ، يتم إذابة اليوريا في الماء ويتم الحصول على بوليمر نقي ، ويمكن استخدام اليوريا مرة أخرى بالكامل لنفس العملية.
ومع ذلك ، في الشبكة البلورية لليوريا ، يمكن أن تتبلمر المونومرات فقط ، والتي توضع داخل القناة المكونة من الأشكال السداسية لجزيئاتها. ولكن ليس فقط اليوريا يمكن أن تتفاعل مع الهيدروكربونات بهذه الطريقة. يبحث العلماء الآن عن مواد تتبلور وتشكل قنوات ذات أحجام وأشكال مختلفة ، وبالتالي يمكن أن تكون بمثابة "سقالات" لمجموعة متنوعة من المواد البوليمرية.
جزيئات ذات بنية معينة ... مواد مبنية وفقًا لمخطط ... هذه خطوة كبيرة إلى الأمام في الكيمياء.
جافريلوفا ن.
|
