Високомолекулярні сполуки (вмс)

До високомолекулярних сполук (ВМС) належать речовини, які складаються з великих молекул (макромолекул) з молекуляр­ною масою не менше 10 000 15 000. Іноді їх молекулярна маса може досягати декількох мільйонів. Отже, розміри молекули ВМС набагато перевищують розміри окремих молекул.

Макромолекули дуже чутливі до впливу зовнішніх факторів. Так, наприклад, молекули ВМС легко розпадаються під дією не­значної кількості кисню або інших речовин, що викликають де­струкцію. Більшість ВМС при підвищенні температури розклада­ється поступово і не має певної темпера-тури плавлення. У ВМС температура розкладання нижча за температуру кипіння; отже, вони можуть знаходитися тільки в конденсованому стані.

Властивості ВМС залежать не тільки від розміру молекул, але й від їхньої форми. ВМС з ізодіаметричною будовою молекул (гемоглобін, глікоген та ін.), як правило, порошкоподібні речови­ни, які при розчиненні майже не набухають. Розчини цих сполук задовольняють закону в'язкості Пуазейля, закону дифузії Ейнш­тейна і закону осмотичного тиску Вант-Гоффа.

ВМС із сильно асиметричними молекулами (желатин, целю­лоза, природний і штучний каучуки) при розчиненні сильно на­бухають, утворю-ють високов'язкі розчини і не задовольняють згаданим вище законам.

Типові структури молекул цих сполук: лінійні і розгалужені молекули ВМС характеризуються ти­повими для усіх ВМС властивостями: еластич-ністю, здатністю утворювати міцні нитки і плівки, здатністю набухати, утворювати в'язкі розчини.

Експерименти показують, що для ВМС з лінійною структу­рою молекул характерною є гнучкість. Кожна молекула склада­ється з вуглецевих ланцюжків. Кут між трьома послідо­вними атомами вуглецю постійний і дорівнює 109°28^/. Для його зміни потрібні значні енергетичні витрати.

За таких умов (дані Марка, Гута і Куна) гнучкість зумовлена обертанням макромолекули навколо одинарного валентного зв'я­зку С , при якому мо­лекула ВМС вигинається і набуває різноманітних просторових форм конфор-мації.

При зниженні температури вільне обертання гальмується, і молекула втрачає гнучкість. При досить низьких температурах вона набуває розтягну-тої форми (рис. 66, а). При підвищенні тем­ператури молекула ВМС унаслі-док хаотичного руху скручується в глобулу (сфероїд).

Наявність у молекулах ВМС полярних замісників (замість СН₂-груп у кінцевих ділянках - групи -ОН, -СN, -СООН, атоми хлору, фтору та ін.) супроводжується різким зниженням гнучкос­ті ланцюга за рахунок внутрішньомолекулярних взаємодій. Взає­модія функціональних груп окре-мих молекул також приводить до зниження гнучкості.

До природних високомолекулярних речовин належать білки (протеїни), вищі полісахариди (крохмаль і целюлоза), каучук.

До штучних (синтетичних) ВМС відносять у першу чергу си­нтетичні каучуки (полібутадієн, поліхлоропрен, поліізобутилен і т.ін.), полісілоксани, синтетичні полімери (поліетилен, полівініл­хлорид, полівінілацетат та ін.); промислово важливою сполукою є політетрафторетилен (фторопласти).

З неорганічних ВМС слід виділити слюду, алюмосилікати, графіт, алмаз.