Природа, загальні властивості та класифікація високомолекулярних сполук (ВМС). Методи отримання ВМС: полімеризація та поліконденсація. Гнучкість макромолекул. Властивості розчинів ВМС.

1. LOGO
Лекція № 8
ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНІ СПОЛУКИ
ЯК СТРУКТУРНІ ОДИНИЦІ
КОЛОЇДНИХ СИСТЕМ
к.т.н., доц. Сабадаш Наталія Іванівна

2. План:
Природа, загальні властивості та класифікація ВМС;
Гнучкість макромолекул;3
1
2 Методи отримання ВМС;

3. LOGO
1. Природа, загальні властивості
та класифікація ВМС

4.  До високомолекулярних сполук
(ВМС) відносяться речовини з
молекулярною масою 104
÷ 106
і вище.

5. Класифікація ВМC
За походженням ВМС поділяються на:
 Природні. До них належать білки, вищі
полісахариди (крохмаль, целюлоза),
натуральний каучук.
 Синтетичні ВМС отримують в процесі
полімеризації і поліконденсації. До них належать
синтетичні каучуки (полібутадієн, поліхлоропрен),
різні синтетичні полімери (поліетилен,
полівінілхлорид, поліаміди і т. д.).

6. За складом головного ланцюга макромолекул
органічні ВМС розділяють на:
 Карболанцюгові ВМС, полімерні ланцюги яких
побудовані виключно з атомів вуглецю. Наприклад,
поліетилен:
H(СН2СН2)nH
 Гетероланцюгові ВМC, полімерні ланцюги окрім
атомів вуглецю містять також гетеро- атоми (O, N,
P, S та ін.). Наприклад, полігліколі:
HO(CH2CH2O)nH
 Елементорганічні ВМC, вони містять у ланцюгах
макромолекул атоми елементів, що не входять до
складу природних органічних сполук – Si, Al, Ti, Pb,
Sb та ін.

7. За структурою полімерного ланцюга ВМC розділяють на:
 У лінійних ВМC макромолекули – це довгі ланцюги.
 Макромолекули розгалужених полімерів мають довгий
ланцюг (головний) з боковими розгалуженнями.
 Просторовими (сітчастими або тривимірними)
називаються ВМС, побудовані з довгих ланцюгів,
з'єднаних у тривимірну сітку поперечним хімічним
зв'язком.

8. Структури полімерів:
лінійна, розгалужена, просторова

9. За формою макромолекул розрізняють:
 Глобулярні. У глобулярних ВМС
макромолекулами є звернуті кулевидні
утворення – глобули.
 Фібрилярні. Під впливом зовнішніх дій
глобулярні ВМС можуть розвертатися і
переходити у фібрилярну форму.

10.  Основою білка є поліпептидний
ланцюг, до складу якого входять
20 амінокислот, які містять як
полярні (гідрофільні), так і
неполярні (гідрофобні) радикали.
 Неполярні радикали, прагнучи
уникнути контакту з водою,
об’єднуються та утворюють ядро
глобули. Полярні радикали
розміщуються на поверхні
глобули.

11.  Фібрилярні ВМС складаються з випрямлених лінійних
або слаборозгалужених макромолекул, що агрегуються
за рахунок міжмолекулярної взаємодії з утворенням
пачок молекул – фібрил.

12. LOGO
2. Методи отримання ВМС

13. МЕТОДИ ОТРИМАННЯ ВМС
 Природні ВМС містяться в різних рослинних і
тваринних організмах і можуть бути виділені з
них за допомогою екстракції, фракційного
осадження та інших методів.
 Синтетичні ВМС одержують з
низькомолекулярних речовин методами:
 полімеризації та
 поліконденсації.

14. ПОЛІМЕРИЗАЦІЯ
 Полімеризація – це реакція сполучення великого
числа молекул низькомолекулярних речовин
(мономерів), які мають кратні зв'язки. Реакція не
супроводжується виділенням побічних продуктів.
Цим методом отримують поліетилен,
полівінілхлорид, поліізобутилен та інші ВМС.
n CH2 = CH2 → [ - CH2 – CH2 - ]n

15. ПОЛІКОНДЕНСАЦІЯ
 Поліконденсацією називається процес
сполучення молекул однакової або різної будови,
який супроводжується виділенням
низькомолекулярних речовин. Вихідні мономери
повинні містити у молекулі не менше двох
функціональних груп (—ОН, —СООН, —NН2).
n(HO R COOH)→ H[ORCO]nОН + (n-1)Н2О

16.  ВМС, які складаються з ланок однакового
складу, називають полімерами.
 Якщо макромолекула містить ланки двох-
трьох різних складів, то такі речовини
називають сополімерами, а метод їх
утворення – сополімерізацією.

17.  При полімеризації або поліконденсації зазвичай
отримують макромолекули різних розмірів, тому
говорять про полідисперсність
високомолекулярної сполуки.
 Для ВМС характерна середня молекулярна
маса. Розрізняють:
 середньочисельну і
 середньомасову молекулярні маси.

18. Середньочисельна молекулярна маса
Ni - кількість макромолекул з молекулярною масою Mi.
 Середньочисельну молекулярну масу
використовують, коли молекулярні маси
макромолекул відрізняються незначно.

19. Середньомасова молекулярна маса
mi - маса молекул з молекулярною масою Mi.

20.  Якщо ВМС містять макромолекули тільки одного
розміру, то система монодисперсна.
 Якщо ВМС містять макромолекули різних розмірів
– система полідисперсна і характеризується
коефіцієнтом полідисперсності.

21. LOGO
3. Гнучкість макромолекул

22.  існуванням двох типів зв'язків – хімічних та
міжмолекулярних, які утримують
макромолекулярні ланцюги один біля одного;
 гнучкістю ланцюгів, зв'язаною з внутрішнім
обертанням ланок ланцюга.
Специфічні властивості ВМС
зумовлені двома особливостями:

23. Гнучкість ланцюга макромолекули покладена в
основу поділу полімерів на каучукоподібні
полімери і пластичні маси.
 До каучукоподібних відносять полімери з дуже
гнучкими ланцюгами (при кімнатній температурі).
 Полімери, ланцюги яких при кімнатній
температурі жорсткі, називаються пластичними
масами.

24. Гнучкість макромолекул пов'язана із здібністю
полімерних ланцюгів змінювати свою конформацію.
 КОНФОРМАЦІЇ (від лат. conformatio – форма, розміщення)
– різні просторові форми, які приймають молекули в
результаті вільного обертання окремих фрагментів
навколо простих зв’язків.
 Конформації полімерів є енергетично нерівноцінними
формами молекул, які переходять одна в одну без розриву
хімічних зв'язків, шляхом простого повороту ланок
ланцюга.

25.  Внутрішнє обертання ланок у молекулах
полімерів загальмоване внаслідок взаємодії між
атомами одного ланцюга і між атомами сусідніх
ланцюгів.
 Кожній конформації відповідає певна енергія.
Енергія, необхідна для переходу молекули з
положення з мінімальним значенням енергії в
положення, яке відповідає її найбільшому
значенню, називається бар’єром обертання.

26. ОСНОВНІ ТИПИ КОНФОРМАЦІЙ МАКРОМОЛЕКУЛ
 Конформація макромолекулярного клубка є
набором великої кількості випадкових положень
ланцюга при швидкому переході від одного
положення до іншого під впливом теплового руху.
 Конформація клубка реалізується великим числом
різних поворотів ланок, тобто така конформація
вигідна ентропійно.

27. Утворення білкової глобули

28. Найбільш впорядкованою
є спіральна конформація молекули ДНК.

29. LOGO
Дякую за увагу!