Высокомолекулярные соединения/Введение в ВМС

	Урок	Классификация →
Введение в ВМС

---

Все соединения, известные в органической химии, можно было бы разделить на высокомолекулярные соединения и низкомолекулярные соединения. При этом, главным отличием первой группы от второй является значительно большая молекулярная масса. Сама группа высокомолекулярных соединений может быть представлена самыми разными классами органических соединений: высшие спирты, жирные кислоты, жиры, белки,углеводы полимеры, поликонденсированные соединения и так далее. Но обычно принято рассматривать жиры, белки, углеводы в разделе биохимии ввиду их специфичных биологических свойств.

В этом курсе мы будем рассматривать только те высокомолекулярные соединения, которые в своем строении имеет множество однотипных фрагментов (мономеры) и они будут называться полимерами и поликонденсированными соединениями.

Полимеры

Полимеры - высокомолекулярные вещества, состоящие из мономеров, соединенных в длинные макромолекулы. Мономер (мономерное звено, звено) - низкомолекулярные вещества, которые в результате полимеризации образуют полимеры. При этом, если мономеров в составе полимера от 2 до 100, то их принято называть олигомерами. Далее мы часто будет использовать термин макромолекула - одна молекула полимера.

Как мы сказали ранее, полимеры получается в результате полимеризации мономеров. Рассмотрим образование полимера на примере полимеризации этилена:

В реакции мы используем $n$ мономеров этилена и получаем в итоге полиэтилен состоящий из $n$ звеньев(мономеров), где $n$ - натуральное число, которое, показывает сколько мономеров в полимере. Для полиэтилена $n$ может составлять около 1000. Данная реакция является крайне упрощенной: для реальной полимеризации значительно повышают температуру, давление, могут использовать катализаторы, а сама реакция имеет гораздо более сложных механизм.

Номенклатура

Проблема именования

В прошлом уроке мы познакомились с понятием полимеров и выяснили, что несмотря на то, что полимеры могут быть образованы одними и теми же мономерами теоретически, в реальности же в полимерах могут присутствовать различные мономеры.

Второй проблемой при именовании оказывается то, что может быть затруднительно выбрать регулярное звено (которое должно повторятся в полимере), чтобы его назвать

Тривиальная номенклатура

Как и низкомолекулярные вещества, некоторые полимеры могут быть названы по тривиальной номенклатуре. При этом, наличие тривиальной номенклатуры свойственно природным полимерам. Например, полиизопрен может называться природным каучуком по тривиальной номенклатуре: его получают из каучукового дерева - гевеи.

Рациональная номенклатура

Рациональная номенклатура - самая ранняя номенклатура, которая используется для обозначения полимеров. Главное правило для составления названия: добавление приставки поли- к названию мономера, из которого образован полимер. Рассмотрим примеры:

Номенклатура ИЮПАК

В номенклатуре ИЮПАК (систематической номенклатуре) название составляется путем добавления приставки поли- к регулярно повторяющейся части макромолекулы (полимера). Сама часть, при этом, называются по ИЮПАК как для низкомолекулярных соединений. Например, если мы рассмотрим полиэтилен ${\ce {-CH_2-CH_2 -}}$, то можно заметить, что у него повторяющееся звено не этиленовая часть, а метиленовая, то есть ${\ce {-CH_2 -}}$. В полиэтилен (по рациональной номенклатуре) будет называться полиметиленом. Но для подавляющего числа полимер мономер по рациональной номенклатуре совпадает с повторяющимся звеном по ИЮПАК: полиэтилен - полэтилен, полистирол - поли-1-фенилэтилен, полиизопрен - поли-1-метил-1-бутелен и т.д.

Классификация полимеров

Классифицировать полимеры можно по разным признакам:

• По строению главной цепи:
  • Гомоцепные - полимеры, главная цепь которых состоит из одного вида атомов: полиэтилен, полпропилен, полистирол.
  • Гетероцепные - полимеры,главная цепь которых состоит из нескольких видов атомов: полиэтиленгликоль, полидиметилсилоксан.
• По происхождению:
  • Природные - полимеры, полученные из природных источников. Например: природный каучук, многие биополимеры.
  • Искусственные - полимеры полученные в ходе модификации природных полимеров. Например: нитроцеллюлоза (модифицированная целлюлоза).
  • Синтетические - полимеры, полученные полимеризацией из не природного сырья, например, нефти. Например: полиэтилен, пропропилен, полистирол.
• По химическому составу:
  • Органические - полимеры, содержащие в главной цепи углерод, который также может быть соединен с другими атомами (азот, кислород, фосфор). Пример: полистирол, полиэфиры и т.д..
  • Элементоорганические - полимеры, содержащие в главной цепи как органические радикалы, так и другие металлы, и неметаллы. Все они - получены искусственно. Чаще всего в таких соединениях присутствует кремний. Например: полидиметилсилоксан.
  • Неорганические - полимеры, содержащие в главной цепи только атомы металлов и не металлов, не включая органические радикалы. Пример: стекла.
• По составу мономеров:
  • Гомополимеры - полимеры состоящие из одних и тех же мономеров: полиэтилен, полидиметилсилоксан и другие.
  • Гетерополимеры - полимеры, состоящие из разных мономеров:
    • Сополимеры - полимеры, состоящие из двух и более различных мономеров. Если мы представим, что у нас есть два различных мономера: мономеры А и Б, то структура сополимеры будет выглядеть так: А-Б-А-А-Б-А и подобные структуры. Чуть позже мы изучим от чего зависит такое расположение. Пример: стирол-бутадиеновый сополимер
    • Блок-сополимеры - полимеры, состоящие из нескольких полимерных блоков, сами блоки которых состоят из одних и тех же мономеров. В этом случае, блок-сополимер будет выглядеть так: А-А-А-А-А-Б-Б-Б-Б-Б-А-А-А, где будет первый блок состоящий из А, второй - из Б, и третий - из А.

Классификацию по другим признакам мы будем рассматривать позже.

---

Классификация →

---