13. Металічний зв’язок

У вузлах просторової ґратки типових металів в основному знаходяться по-зитивно заряджені іони (катіони), упаковані густо, а в проміжках між ними – більш або менш вільні електрони, які утворюють своєрідний електронний газ. Така структура є результатом здатності атомів у масі металу зворотно дисоціювати на катіон і електрони, наприклад, у Кальцію:

Сао	Са2+ +	2e–
електронейтр. атом Кальцію	позитивно заряджений іон	валентні електрони Кальцію

Енергія ґратки металічного кристалу складається із: 1) кінетичної енергії електронів і 2) потенціальних видів енергії: а) взаємодії катіонів з електро-нами, які утворюють електронний газ; б) енергії взаємного електростатичного відштовхування однойменно заряджених катіонів і в) енергії взаємного від-штовхування електронів.

Електрони електронного газу не закріплені на більш або менш тривалий час за окремими катіонами, а знаходяться у взаємодії з ними, електронний газ “омиває” усі катіони, які знаходяться в даній масі металу.

При цьому електрони відіграють роль ніби цементу, який скріплює одно-йменно заряджені іони металу в щільну кристалічну ґратку, надаючи їй властиву металам міцність. Але ці ж електрони, в свою чергу, самі досить міцно утримуються катіонами металу і не можуть вільно покинути ґратку. В цьому полягає характерна особливість металічного зв’язку, який може бути названий катіонно-електронним.

Легка рухомість електронного газу в масі металу і його загальна приналежність одночасно усім його катіонам характерні лише для металічного стану речовини і зовсім невластиві молекулярним, атомним або іонним сполукам. Звідси витікає ряд специфічних властивостей металів, спільних для них. До таких властивостей належать: електро- і теплопровідність, своєрідний (“металічний”) блиск, здатність відбиватися і т.ін., а також характерні для металів їх хімічні властивості.

14. Будова високомолекулярних сполук

За фізичними властивостями усі полімери можна з деяким припущенням поділити на дві великі групи: пластомери, для яких характерна підвищена міцність, високий модуль пружності й слабка розтяжність і еластомери: натуральний і синтетичний каучуки, гутаперча, поліізобутилен та інші з малим модулем пружності і високою еластичністю. Такі каучукоподібні полімери можуть розтягуватися в десятки разів порівняно зі своїми початковими розмі-рами.

Високомолекулярні сполуки розподіляють за їх відношенням до дії тепла на термопластичні і термореактивні.

Термопластичні (полімери або сополімери лінійної структури) при підви-щенні температури розм’якшуються, а при охолодженні знову повертаються в твердий стан, зберігаючи всі свої попередні властивості: розчинність, плав-кість і т.ін. Термореактивні полімери при підвищенні температури спочатку стають пластичними, але потім під впливом каталізаторів або затверджувачів протікають реакції, в результаті яких утворюється тримірна структура. Полі-мери такого типу тверднуть, стають неплавкими й нерозчинними.

За походженням полімери діляться на природні, штучні і синтетичні.

Природні полімери – це ті, які використовуються безпосередньо у природному вигляді, без зміни їх хімічного складу. Наприклад: целюлоза, шовк, природний каучук і т.ін. До штучних полімерів належать такі, які отримують шляхом хімічної обробки природних високополімерів. У результаті змінюєть-ся хімічна структура їх макромолекул. Це такі як, наприклад, ацетати і нітрати целюлози, вулканізований природний каучук та ін. Синтетичні полімери от-римують шляхом синтезу із низькомолекулярних природних або синтетичних речовин – мономерів. До синтетичних полімерів належать численні полімери різної хімічної природи і структури – ізопренової, бутадієнової і т.ін.

Полімери можуть існувати, як відомо, в чотирьох фізичних станах – кристалічному і трьох аморфних (склоподібному, високоеластичному і в’язко-текучому). Полімери, які знаходяться в склоподібному або кристалічному ста-нах, називають іноді твердими полімерами.

Біокристали. Синтетичні поліпептиди. Як було показано Робінсоном, полі--бензил-L-глутамат може кристалізуватися в метиленхлориді у вигляді сферолітів. У природному і поляризованому світлі видно спіральну структуру сферолітів з періодом, досить великим для спостереження дифракції видимого світла. Морфологія їх може значно відрізнятися від полімерних сферолітів. Можливо їх краще розглядати як сферичні агрегації рідких кристалів.

Білки. При низьких концентраціях ( 5 мг/мл) фермент – карбоксипеп-тидаза – осаджується із 1М розчинів NaСl при діалізі з буферними розчинами для зменшення концентрації солі у вигляді сферолітів. Фермент нерозчинний у дистильованій воді. При концентрації вище 5 мг/мл виростають багатогранні кристали, значно більші за розмірами голкоподібних кристалів, які входять до складу сферолітів. Кристалічна структура сферолітів і багатогранних кристалів невідома. В багатогранних кристалах молекули складаються і закручуються в глобули, фіксовані міжланцюговими водневими зв’язками.

Крохмаль. За даними Вігеля, сфероліти радіально-променевої фібрілярної будови утворюються при осадженні крохмалю із водно-спиртових розчинів. Оптичні мікрофотографії їх схожі з мікрофотографіями сферолітів синтетичних полімерів.