12. Высокомолекулярные соединения

Высокомолекулярные соединения или полимеры (от греческих слов: «поли» - много и «мерос» - часть, доля) - это вещества, молекулы которых состоят из большого числа элементарных звеньев одинакового состава и структуры. Такие элементарные звенья образуются простыми органическими веществами - мономерами (от греческого «моно» - один), способными соединяться между собой ковалентными связями в длинные цепи линейного или разветвленного строения.

Среднее число элементарных звеньев мономера, входящих в состав макромолекул, называют степенью полимеризации. Молекулярные веса макромолекул полимеров колеблются в широких пределах - от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч и даже миллионов. Основная цепь макромолекул высокомолекулярных природных органических соединений состоит из атомов углерода, чередующихся иногда с атомами кислорода, азота, фосфора, серы. В основную цепь синтетических высокомолекулярных соединений, кроме указанных атомов, могут входить атомы кремния, титана и других элементов.

С точки зрения химической классификации нет принципиального различия между высокомолекулярными и низкомолекулярными соединениями. Существуют высокомолекулярные углеводороды (каучук), галогенопроизводные (поливинилхлорид), углеводы (крахмал, клетчатка), спирты, кислоты, сложные эфиры и др., которые дают те же характерные реакции, что и соответствующие низкомолекулярные представители этих классов. Наиболее резко отличаются высокомолекулярные соединения от низкомолекулярных своими физическими свойствами, что дало основание выделить химию высокомолекулярных соединений в самостоятельную область науки. Такая необходимость возникла еще и потому, что методы исследования высокомолекулярных соединений во многом не похожи на те, которые применяются при изучении низкомолекулярных.

Так, перегонка и перекристаллизация не применимы к вы­сокомолекулярным веществам, которые разлагаются при пере­гонке даже в самом глубоком вакууме и способны давать кри­сталлы только в особых условиях.

Разбавленные растворы высокомолекулярных соединений обладают очень большой вязкостью, значительно превосходя­щей вязкость концентрированных растворов низкомолекуляр­ных соединений.

Высокомолекулярные вещества растворяются значительно медленнее низкомолекулярных. Некоторые высокомолекуляр­ные соединения не растворяются ни в каких растворителях. При удалении растворителя из растворов высокомолекуляр­ных веществ образуются не кристаллы, как это происходит с низкомолекулярными соединениями, а пленки. Выдавливая вязкий раствор через мельчайшие отверстия (фильеры), мож­но получить волокна. Пленки, волокна и другие изделия из высокомолекулярных веществ отличаются особыми механиче­скими свойствами, которые зависят от величины, гибкости, формы, строения и характера взаимного расположения макро­молекул, а также от температуры. При действии нагрузки пол­ная деформация образцов происходит не сразу, как у обычных материалов, а в течение некоторого промежутка времени. У не­которых

131

высокомолекулярных веществ (например, каучук) наблюдаются большие обратимые деформации, во много раз превосходящие упругую деформацию низкомолекулярных материалов.

Несмотря на то, что у высокомолекулярных соединений встречаются такие же классы химических соединений и функциональные группы, как и у низкомолекулярных, в характере протекания реакций этих двух типов соединений имеются су­щественные отличия.

Так, высокомолекулярные соединения реагируют значительно медленнее низкомолекулярных веществ аналогичного строения; процессы присоединения, замещения, отщепления часто протекают не до конца; высокомолекуляр­ные соединения способны резко изменять свои свойства при действии очень небольших количеств реагентов.