Transformuojantys polimerai • Sergejus Tsitovskis • Populiariosios mokslinės užduotys "Elementai" • Chemija

Transformatorių polimerai

Organinės chemijos polimerai yra medžiagos, kurių molekules sudaro daugybė kartojančių vienetų. Pavyzdžiui, polietilenas susideda iš ilgos grandinės … -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2– …, gautas polimerizuojant etileno CH2= CH2. Trumpumo dėlei ši seka parašyta (-CH2-CH2-)nkur n – Tai yra pasikartojimų skaičius arba tiesiog neribotas, bet gana didelis skaičius.

Be linijinių polimerų, tokių kaip polietilenas, taip pat yra ir cikliniai (uždarieji žiedai) makrocikliukai (pavyzdžiui, medžiaga A pav.).

Ilgi linijiniai polimerai, tokie kaip polietilenas, sudaro stingus siūlus (ir plėvelę) dėl to, kad ilgos molekulės gana stipriai klijuoja viena prie kitos, o kai siūlas sulaužo, tam tikru mastu taip pat plinta cheminės jungtys (ir ne tik molekulės "ištraukiamos"). Cikliniai polimerai elgiasi kaip aliejai ir neturi elastinių savybių, nes molekulės, nors ir didelės, šiek tiek pritraukia viena kitą (kontaktinė sritis yra mažesnė).

Įdomu, kad du tokie ciklai gali būti "susieti" vienas su kitu. Ši medžiagų klasė vadinama Lotynų katenanais. catena – "grandinė" (pav. – medžiaga B).

Ant kiekvieno žiedo, išskyrus tik -CH2-grupės gali būti beveik bet kokioje funkcinėje grupėje. Tai lemia labai įdomias cheminių kampinių savybių savybes – jie elgiasi kaip dviejų medžiagų mišinys, bet iš esmės jų negalima atskirti ir parodyti visas kiekvieno žiedo savybes. Fizikinės savybės yra panašios į įprastą linijinį polimerą, pavyzdžiui, kai jis nėra labai didelis n Tai yra klampūs aliejai.

Užduotis

Tačiau chemikai nuėjo toliau ir išrado klasę medžiagų, turinčių ypač netikėtų savybių: jų klampa ir elastingumas labai priklauso nuo geometrinės formos. Pavyzdžiui, tokia stiklo medžiaga gali atrodyti kaip aliejus, tačiau jei pradėsite ją išpilti siaurame ore arba net traukti ją paviršiaus, tada ji bus traukiama į sriegį (gana elastinga), kuri sutrinka toliau išsiplėsdama. Ir jei toks siūlas sulaužytas, vėl virsta aliejumi.

Siūlyti šios medžiagos ir medžiagų grupės struktūra paaiškintikodėl jie turi tokias savybes.


1 patarimas

Atkreipkite dėmesį į linijinių ir ciklinių polimerų fizikinių savybių aprašymą.


2 patarimas

Reikiama medžiaga turėtų būti šiek tiek panaši į linijinius polimerus, ir cikliška, ir dėl kokios nors priežasties (tikriausiai ne veltui), buvo pasakyta apie kaetanus …


Sprendimas

Medžiaga su tokiomis keistomis savybėmis turi sujungti dvi skirtingas struktūras. Vienas iš jų yra panašus į ilgą linijinį polimerą (gana patvarias gijų), kitą mažo molekulinio svorio, galbūt cikliško polimero (klampus aliejus).

Jei mes tęsime idėją apie kateniną ir kartu sujungsime ilgą grandinę (ne chemiškai, bet mechaniškai, kaip nuorodos) daug žiedų (taip pat gana didelių), tada pasirodys norimas polimeras. Kol deformacijos yra mažos ir žiedai yra vienas nuo kito nutolę nuo savo dydžio, savybės bus tokios pačios kaip ir ciklinio polimero, susidedančio iš susietų žiedų. Tačiau, kai tik mes gerai traukėsime, visi žiedai bus ištiesę ir tvirtai laikomi vienas kitam, o polimeras pradės rodyti tas pačias savybes kaip ir ilgi linijiniai – tai sudarys stiprius pluoštus ar plėvelę.


Po žodžio

Didelių molekulinių junginių chemijoje yra nemažai medžiagų, turinčių neįprastų ir įdomių savybių, pavyzdžių. Tie patys skystieji kristalai, kurių pagrindu buvo sukurti įvairūs rodikliai – kompiuteriniai monitoriai, elektroninės plokštės ir kt. Iš tikrųjų tai yra molekulės, bet iš lydalo nėra visiškai chaotiškos būklės (kaip "įprastų" skysčių atveju), bet užsakyta kai kuria kryptimi.Pavyzdžiui, molekulės yra pailgos, o jų ilgosios ašys nukreiptos daugiausia į vieną pusę. Papildomo lauko (elektrostatinės) formos, pavyzdžiui, sluoksnių, dėl kurių pasikeičia skaidrumas, skaičius ir indikatoriaus ekrane rodomų skaičių pasikeitimas.

Kitas pavyzdys yra vadinamieji nejutoniniai skysčiai, kurių klampa labai sparčiai didėja, didėjant judėjimo greičiui. Kitaip tariant, staigiai judant, jie tampa elastingi, kaip guminiai, o kai jie sklandžiai, jie sklinda kaip aliejus (žr. Paveikslėlį, kaip elgiasi krakmolo tirpalas vandenyje, kai liečiamas) … Tai yra sąveika tarp tų pačių polimero molekulių. Staigiai judant, molekulės neturi laiko paslysti viena nuo kitos ir elgtis kaip tvirtas, elastingas polimeras. O lėtai, jie turi laiko, ir skystis "tekėja" įprastu būdu. Pavyzdžiui, tokio skysčio rutulys gali net atsikratyti grindų, jei jis bus išmestas, o paskui paskleisti į balą, jei ilgą laiką gulės ant grindų. Kitas tokio skysčio pavyzdys yra stiklas (beje, taip pat ilgų silikato grandinių polimeras).Dėl trumpo laiko tarpo jis elgiasi kaip tvirtas, elastingas ir trapus kūnas, tačiau ilgą laiką jis tekėja kaip klampus skystis. Yra pavyzdžių, kai senų pastatų stiklas pasirodė žymiai storesnis nei apačioje.

Taigi, remiantis polimerais, galima sukurti nuostabias medžiagas, turinčias visiškai skirtingas (dažnai prieštaringas) savybes, priklausančias nuo laikoapieth diapazonas (trapumas-skystis stiklo), erdviniai (mūsų catenans), temperatūra ir visų kitų rūšių. Pavyzdžiui, "formos atminties efektas" (žinomas iš titano lydinio su nikeliu pavyzdžio, kai tam tikru būdu lenkiama viela ir ištiesinama kita temperatūra, atsitinka į tą temperatūros intervalą), greičiausiai arba jau buvo atkuriama bet kokiuose polimeruose Tai yra ypatinga struktūra, arba intensyvūs tyrimai šiuo klausimu.

Bet kokiu atveju, skirtingo pobūdžio (mechaninės, cheminės, elektrinės) sąveikos organizavimo galimybių gausa ir skirtingos erdvės laiko svarstyklės leidžia jums gauti bet kokį įdomų poveikį makro lygmeniu. Ir ši sritis laukia savo tyrėjų ir kūrėjų.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: