Высокомолекулярные соединения

Высокомолекулярные соединения (ВМС) – это вещества, состоящие из больших молекул (макромолекул) с молярной массой не менее 10-15 тысяч.

Размер молекул ВМС приближается к размеру коллоидных частиц, поэтому истинные растворы ВМС по своим свойствам близки коллоидным растворам. Поэтому свойства растворов ВМС изучают в курсе коллоидной химии. Но нужно помнить, что растворы полимеров могут быть как истинными (частицы дисперсной фазы раздроблены до молекул), так и коллоидными (гетерогенными системами).

Макромолекулы ВМС состоят из многократно повторяющихся звеньев. Повторяющийся фрагмент макромолекулы называется элементарным звеном. Число элементарных звеньев в макромолекуле называется степенью полимеризации. Вещества, из которых получают ВМС, называют мономерами, а само ВМС – полимером.

ВМС получают с помощью:

1) реакций полимеризации
например,  реакция образования полиэтилена из этилена
         n СН2 = СН2 → (-СН2 – СН2-)n;

2) реакций поликонденсации
например, реакция образования фенол-формальдегидной смолы из фенола и формальдегида
        2n С6Н5ОН + n СН2О → [- С6Н3 (ОН) – СН2 - С6Н3 (ОН) -]n + 2n Н2О.

В реакциях полимеризации рост полимерной цепи осуществляется за счет разрыва двойных или тройных связей в молекуле мономера. В реакциях поликонденсации образование макромолекулы происходит за счет взаимодействия функциональных групп, при этом всегда образуются побочные продукты.

В связи с большими размерами молекул ВМС обладают особыми свойствами:

- Для ВМС характерна полимолекулярность, т.е. молекулы имеют разную длину.

- Молекулы ВМС могут иметь линейное и разветвленное строение. ВМС с пространственной структурой неспособны растворяться (вулканизированный каучук – резина). Линейные ВМС обладают эластичностью, способностью образовывать пленки и нити, набухать, давать при растворении вязкие растворы.

- Молекулы линейных полимеров обладают гибкостью. Они могут принять вытянутую форму с определенной ориентацией в пространстве и могут свертываться в клубки. Форма молекул, так же как и их величина, оказывает существенное влияние на свойства ВМ.

- ВМС нелетучи и неспособны перегоняться. При повышении температуры ВМС постепенно размягчаются (у них нет определенной температуры плавления), а температура кипения больше температуры разложения, т.е. они могут находиться только в конденсированном состоянии.

- Молекулы ВМС распадаются под действием самых незначительных количеств кислорода и других деструктирующих агентов.

Примеры ВМС:

1) природные полимеры
- белки [- C(O) – CH2 – NH -]n;
- высшие полисахариды (углеводы): целлюлоза и крахмал, состоящие из остатков β- и α-глюкозы соответственно;
- каучук (- СН2 – С(СН3) = СН – СН2)n.

2) синтетические полимеры
- дивиниловый, изопреновый, бутадиен-стирольный и др. каучуки;
- полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др. полимеры.
- полисилоксаны – ВМС, макромолекулы которых содержат кремний и кислород [– Si(R)2 – О - ]n.

3) неорганические полимеры
- графит и алмаз;
- алюмосиликаты;
- одна из аллотропных модификаций серы.