|
 Năm 1861, một sự kiện nổi bật đã xảy ra - một chất giống như đường lần đầu tiên được tạo ra trong ống nghiệm của một nhà hóa học!
Không cần phải nói về ý nghĩa của sự kiện này? Dân số Trái đất tăng gấp đôi sau mỗi 60-100 năm. Anh ta ngày càng cần nhiều thức ăn hơn. Đối với điều này, các vùng đất mới được cày xới, đánh bắt cá đang được cải thiện, v.v. Và sau đó Butlerov đã có đường bằng cách xử lý formaldehyde với nước vôi. Tại sao tiếp tục trồng mía và trồng củ cải đường? Thực phẩm - đầu tiên là đường, sau đó là protein - có thể được tạo ra một cách nhân tạo!
Nhưng nếu bây giờ bạn tìm kiếm thức ăn nhân tạo, bạn sẽ không tìm thấy nó, mặc dù một thế kỷ đã trôi qua kể từ khi tổng hợp đường. Các nhà hóa học có những lá bài nhầm lẫn ... Tuy nhiên, chúng ta đừng vượt lên chính mình.
 Trong toán học, hai luôn luôn là hai, nhưng trong hóa học hữu cơ, hai phân tử được tạo thành từ các nguyên tử giống nhau, theo cùng một thứ tự, không nhất thiết phải tương đương với nhau. Và "thủ phạm" của việc này chính là cấu trúc không gian của các phân tử.
Nó là gì? Bạn có năm ngón tay trên cả hai bàn tay. Thứ tự sắp xếp của chúng giống nhau. Nhưng hãy thử, sau khi trộn găng tay, hãy đặt chiếc bên trái vào bên tay phải. Cấu trúc không gian là thứ phân biệt bên trái và bên phải.
Các phân tử polyme - những chuỗi khổng lồ gồm các đơn vị phân tử nhỏ riêng lẻ được gọi là monome - được định hướng chặt chẽ trong không gian so với nhau và về mặt này giống như găng tay. Một số phân tử này đưa ra các đặc điểm không gian của chúng, trong đó một số phân tử trong số chúng khi quay sẽ chuyển chùm ánh sáng phân cực sang phải, trong khi những phân tử khác - sang trái. Cơ thể của động vật và con người chỉ bao gồm các phân tử protein vòng đệm. Các phân tử dextrorotatory đơn giản là không được cơ thể đồng hóa. Đối với anh, chúng "không thể ăn được." Và vì các sản phẩm tổng hợp là hỗn hợp của các phân tử phải và phân tử levorotatory, nên ...
Nó chỉ ra rằng nó là không đủ để có được chất cần thiết. Nó cũng cần thiết để loại bỏ kiến trúc của mỗi phân tử. Sao cho mỗi nhóm nguyên tử trong phân tử chiếm một vị trí xác định chặt chẽ trong không gian. Và nếu quy tắc này không được tuân thủ ngay cả khi tạo ra vật liệu polyme kỹ thuật, thì kết quả thật đáng thất vọng.
Vì vậy, ví dụ, có polystyrene và polystyrene. Polystyrene, từ đó nhiều đồ gia dụng được sản xuất hiện nay, là chất vô định hình. Cấu trúc phân tử của nó giống như một bụi rậm bất khả xâm phạm, nơi mà thân, cành, rễ cây nằm lẫn lộn trong một mớ hỗn độn.
 Nhưng nếu các phân tử polystyrene được định hướng trong không gian, được sắp xếp theo một trật tự nghiêm ngặt, giống như cây được gieo theo cách lồng nhau theo hình vuông, thì polystyrene như vậy sẽ rất giống tên gọi “không có tổ chức” của nó. Nếu polystyrene vô định hình có điểm nóng chảy là 80 độ, thì polystyrene "có tổ chức" (các phân tử của một chất như vậy được gọi là lập thể) - 240 độ. Sự khác biệt! Ngoài ra, polyme lập thể mạnh gấp đôi.
Có thể dễ dàng hình dung nền kinh tế quốc gia sẽ có bước phát triển nhảy vọt như thế nào nếu các nhà máy chỉ sản xuất polyme âm thanh nổi thông thường! Và cơ hội thay thế các sản phẩm tự nhiên bằng các sản phẩm tổng hợp sẽ tăng lên bao nhiêu!
Nhưng một phân tử không phải là một ngôi nhà, và một chất không phải là một thành phố có thể được xây dựng theo ý muốn của bạn. Thật khó để tưởng tượng một "giàn giáo" cho mỗi hàng nghìn tỷ phân tử.
Đây là lý do tại sao tất cả các nỗ lực để thu được các polyme lập thể tinh khiết không được khuyến khích lắm. Tốt nhất, với sự trợ giúp của các chất xúc tác đặc biệt, người ta có thể thu được hỗn hợp trong đó tám mươi phần trăm phân tử có định hướng và hai mươi phân tử không theo hướng. Những phân tử "vô tổ chức" này ngay lập tức làm suy giảm chất lượng của vật liệu.
Rõ ràng là không thể thu được các vật liệu của tương lai bằng các phương pháp cũ mà phải tìm ra các phương pháp mới.Và trong một lần trong phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu Khoa học Tổng hợp Hóa dầu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, họ đã tìm ra một trong những cách để làm điều này.
Tại đây, họ đã xây dựng được "giàn giáo" để lắp ráp các phân tử polyme lập thể. Nhưng bản thân phân tử này không thể được nhìn thấy ngay cả trong kính hiển vi điện tử.
"Giàn giáo" hóa ra là các phân tử của một chất khác - urê.
Đơn giản hóa phần nào, chúng ta có thể nói rằng phân tử urê có dạng hình vuông. Trong quá trình kết tinh urê nguyên chất, các ô vuông được nối với nhau thành từng cặp, tạo thành hình thoi.
Tuy nhiên, khi tương tác với một hydrocacbon (là một đơn phân), các phân tử urê không kết hợp thành hai mà thành ba. Một hình lục giác được hình thành, "bắt giữ" phân tử monome.
 Giống như ấu trùng trong tổ ong, các phân tử monome bây giờ nằm trong các tinh thể urê. Chúng nằm bên trong mạng tinh thể theo một trật tự chặt chẽ, chiếm một vị trí nhất định trong không gian. Nếu bây giờ chúng ta "liên kết chéo" các monome với nhau, tức là liên kết chúng bằng một liên kết hóa học, thì polyme lập thể đã sẵn sàng ...
Sự "liên kết chéo" của các monome được thực hiện bằng cách chiếu xạ. Các vi hạt bức xạ kích thích ấu trùng monomer, khiến chúng dường như đang nắm tay nhau. Quá trình trùng hợp bức xạ có thể được thực hiện trong vài giây, trong khi với chất xúc tác phải mất hàng giờ. Nó có thể được tiến hành trong bất kỳ khối lượng vật chất nào, miễn là đủ công suất của bộ phát.
Giàn giáo kim loại tốt sau khi kết thúc công trình được tháo dỡ và đưa đến công trình mới. Vì vậy, nó là ở đây. Khi quá trình trùng hợp hoàn tất, urê được hòa tan trong nước và thu được một polyme tinh khiết, và urê lại có thể được sử dụng hoàn toàn cho quá trình tương tự.
Tuy nhiên, trên mạng tinh thể của urê, chỉ các monome mới có thể trùng hợp, được đặt bên trong kênh được tạo thành bởi các hình lục giác của các phân tử của nó. Nhưng không chỉ urê có thể tương tác với hydrocacbon theo cách này. Hiện các nhà khoa học đang tìm kiếm các chất kết tinh tạo thành các kênh có kích thước và hình dạng khác, và do đó, có thể đóng vai trò là "giàn giáo" cho nhiều loại chất cao phân tử.
Các phân tử với một kiến trúc nhất định ... Các chất được xây dựng theo một bản thiết kế ... Đây là một bước tiến vượt bậc của hóa học.
Gavrilova N.V.
|
