3.1. Химическое строение макромолекул

Химическое строение макромолекул - это порядок соединения структурных звеньев в цепи.

Структурные звeнья несимметричного строения, например,

могут соединяться между собой двумя способами:

Полимеры, макромолекулы которых построены одним из этих способов, называют регулярными. Полимеры нерегулярного строения образованы произвольным сочетанием обоих способов соединения звeньев.

3.2. Пространственное строение макромолекул

Пространственное строение макромолекулы - это определенное расположение в пространстве атомов или атомных групп, связанных с главной цепью макромолекулы.

1. Пространственное строение макромолекул, образованных виниловыми мономерами CH₂=CH–R (к виниловым мономерам относят соединения, содержащие группу винил –CH=CH₂). Если представить макромолекулу (–CH₂–CHR–)_n в виде вытянутой цепи, то все атомы углерода, имеющие тетраэдрическое строение (sp³-гибридизация), окажутся в одной плоскости в виде зигзагообразного скелета С–С-связей с углами 109^o28'.

Группы (или заместители) R могут занимать по отношению к этой плоскости различные положения в пространстве. Рассмотрим это на примере отрезка цепи, включающего 4 звена, соединенных по типу "голова-хвост".

1. Заместители R расположены по одну сторону от плоскости главной цепи:

(аним.3.2.1, 35343 байт)

2. Заместители R находятся по разные стороны от главной цепи:

(аним.3.2.2, 35393 байт)

Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH₂–CHR–)_n расположены упорядоченно:

• или все они находятся по одну сторону от плоскости цепи (такие полимеры называют изотактическими)

• или строго очередно по одну и другую стороны от этой плоскости (синдиотактические полимеры)

["синдио" означает "над-под"]

Можно посмотреть VRML-модели стереорегулярных полимеров, если щелкнуть по соответствующей картинке.

Стереорегулярные полимеры способны кристаллизоваться, они обладают большей прочностью и теплостойкостью.

Если боковые заместители в макромолекулах располагаются в беспорядке относительно плоскости основной цепи, то такой полимер является стереонерегулярным или атактическим.

Атактические полимеры не способны кристаллизоваться и уступают по большинству эксплуатационных свойств стереорегулярным полимерам такого же химического состава.

2. Пространственное строение макромолекул, образованных диеновыми мономерами. В структурном звене таких макромолекул имеется двойная связь (например, в 1,4-полибутадиене или 1,4-полиизопрене). В этом случае возможны цис- и транс- изомерные формы:

Примером стереорегулярного полимера этого типа является натуральный каучук (1,4-цис-полиизопрен):

3.3. Контрольные вопросы

1. Какое химическое строение имеют макромолекулы поливинилхлорида: a) ...-CH₂-CHCl-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-...; б) ...-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-...? Ответ 1 : а - регулярное, б - нерегулярное строение Ответ 2 : а и б - регулярное строение Ответ 3 : а и б - нерегулярное строение Ответ 4 : а - нерегулярное, б - регулярное строение