"Юкори молекуляр бирикмалар"

Кириш. Асосий тушунчалар ва белгиловчилар. Полимерларнинг тирик табиатдаги роли ва уларнинг кимёвий материалар сифатида ахамияти. Полимерлар хакидаги фаннинг ривожланиш тарихи.

Р Е Ж А:

1. 
   Юкори молекуляр бирикмалар кимёси фани, ахамияти ва ривожланиш тарихи.

2. 
   Асосий тушунчалар ва белгиловчилар.

3. 
   Полимерларнинг тирик табиатдаги роли ва кимёвий материаллар сифатида ахамияти.

Юкори молекуляр бирикмалар уз хоссалари жихатдан куйи молекуляр бирикмалардан тубдан фарк килади. Бу хол юкори молекуляр бирикмалар молекулаларининг жуда узунлиги ва, бинобарин, молекуляр массасининг катталиги хамда полидисперслиги билан тушунтирилади. Одатда, молекуляр массаси 5000 дан бир неча миллионча булган бирикмалар юкори молекуляр бирикмалар хисобланади. Молекуляр массаси 500 дан 5000 гача булган, хоссалари куйи молекуляр бирикмаларга хам юкори молекуляр бирикмаларга хам ухшайдиган бирикмалар олигомерлар деб аталади.

Юкори молекуляр бирикмаларнинг молекулалари хар бир неча юз, хато минглаб атомлардан тузилгани сабабли купинча, макромолекулалар деб, уларнинг кимёси эса макромолекулалар кимёси деб юритилади. Юкори молекуляр бирикмалар кимё макромолекулаларнинг кимёвий хоссалари, тузилиши, синтези ва анализини, уларда кузатиладиган турли конуниятлари, макромолекулаларнинг узига хос хусусиятлари ва шунга ухшашларни урганадиган фандир.

Юкори молекуляр бирикмаларнинг молекуласи юзта, мингта ва ундан ортик атомларнинг узаро ковалент богланишидан хосил булиб, одатда макромолекула деб аталади.

Полимерларнинг молекуляр массаси 5000 у. б. дан бир неча миллионгача булади. Купчилик табиий ва синтетик полимерларнинг макромолекулалари куп марта такрорланадиган бир хил атомлар группаси-элементар халка(звено)-лардан ташкил топган булади:

... – А – А – А – А – А - ... ёки ( - А - ) _n 

Шундай макромолекулага эга бирикмалар юкори полимер бирикмалар ёки полимерлар деб аталади. Уларни синтез килишда ишлатиладиган куйи молекуляр бирикмалар мономерлар дейилади. Формуладаги n индекс макромолекулярдаги элементар халкалар сонига тенг булиб, одатда, юкори молекуляр бирикмаларнинг полимерланиш даражаси(Р)ни ифодалайди. Полимерланиш даражаси полимернинг молекуляр массаси (М) ва маномер молекуляр массаси(m) билан узаро куйдаги нисбатда богланган булади:



бундан: М = m Р, 

яъни полимернинг молекуляр массаси(М) унинг элементар халкаси молекуляр массасининг (m) полимерланиш даражаси (Р)га купайтмасига тенг. Баъзи холларда макромолекула халкаларининг кимёвий таркиби бир хил булса хам улар узларининг фазовий тузилиши билан фаркланади. Масалан: целлюлозанинг поли-В-Д- ангидроглюкозаси пиран халкалари бир-бирига нисбатан 180 ^оС га бурилган булади. Демак, целлюлоза макромолекуласининг бир-бирига ухшаш (идентик) энг оддий структура тузилиши икки элементар халкадан ташкил топади. Бу, одатда идентик давр дейилади. Полимерларнинг индетик даври уларнинг кристал холати билан боглик, яъни улар кристалланганда макромолекула халкалари маълум улчовда катъиий узгармас холатда жойлашиб колади. Полимернинг занжири ана шундай бир хил фазовий тузилишга эга булган улчамлардан иборат булади. бундай бир хил фазовий тузилишга эга булган улчамлар полимернинг индентик давридир. Масалан: табиий каучук ва гуттаперча бир хил элементар халкалардан иборат булишига карамай, улар бир-биридан халкаларининг фазовий жойланиши билан фаркланади. Табиий каучукнинг идентик даври изопрен халкасидан ташкил топган ва улчами 8,16 А^о га тенг. Гуттаперчада эса хар идентик давр бир изопрен халкасидан иборат ва 4,8 А^о улчамга тенг. Кристалл холидаги транс-поли-изопрен структурага эга табиий каучукка утишда идентик давр улчови икки бараввар ортиши, яъни 9,6 А^о га тенг булиши керак эди. Аммо изомерлардаги углерод-углерод боглар валент бурчаклари ва атомлараро масофанинг узгарганлиги туфайли каучук макромолекуласининг идентик даври 8,16 А^о га тенг булиб колади. Юкори молекуляр бирикмалар тирик табиатнинг асосини ташкил килади, чунончи, усимликлар организмининг асосий таркибий кисми – целлюлоза, крахмал, лигнин, пектин ва хайвон организмидаги оксил, гормон, фермент кабилар юкори молекуляр бирикмалардир. Пахта ва каноп толасининг хусусиятлари уларнинг полисахарид-целлюлозадан ташкил топганлигида булса, сабзавот ва донларнинг озукалилиги улар таркибида табиий полимер – крахмал борлигидандир. Демак, усимликлар табиатда юкори молекуляр бирикмалар хосил килувчи кудратли манбаа экан. Усимликларда полисахарид, пектин моддалар ва лигнин биологик жараёнлар натижасида тухтовсиз хосил булиб туради. Бунда асосий хом-ашё карбонат ангидрид, мураккаб кимёвий жараён – фотосинтез натижасида юкори молекуляр бирикмаларга – полисахаридлар (целлюлоза, крахмал ва хоказо)га айланади.

6n CO₂ + 5n H₂O = [ C₆ H₁₀ O₅]_n + 6n O₂ 

Фотосинтез жараёнида куёш нури энергияси сарф булади.

Хайвонлар организми хам юкори молекуляр бирикмалардан, асосан, оксиллардан ташкил топган. Мускул, тери, соч, пай, шох, тирнок, ва тиш кабилар аминокислоталардан синтез килинган оксиллар – полимерлардир. Шундай килиб усимлик ва хайвон организмларининг хаёти юкори молекуляр бирикмаларнинг хосил булиши, уларнинг турдан-турга утиши ва парчаланиш жараёнлари билан узвий боглик экан. Техникада куп имкдорда ишлатиладиган табиий полимерлардан яна бири табиий каучукдир. Хозирги замон техника тараккиётини каучук ва резинасиз тасаввур килиб булмайди, бирок олинадиган барча табиий каучук техника эхтиёжларини каноатлантириш учун етарли эмас. Полимерлар кимёси ва технологияси эса уз хоссалари жихатидан табиий каучукдан колишмайдиган синтетик каучук ишлаб чикариш имкониятини яратди. Тирик табиатда органик юкори молекуляр бирикмалар кай даражада ахамиятли булса, жонсиз табиатда анорганик юкори молекуляр бирикмалар шу даражада кимматлидир. Ер шарининг асосий кисмини кремний, алюминий каби юкори валентли элементларнинг оксидлари ташкил этади. Улар узаро бирикиб макромолекулалар хам хосил килади. Минерал жинслар, асосан ана шу макромолекулалардан ташкил топган. Буларнинг ичида кремний оксиди полимерлари асосий уринни эгаллайди. Унинг микдори ер кобигининг 50-60 фоизини ташкил килади. Маълумки, кремний табиатда асосан, кремний оксиди полимери ва мураккаб юкори молекуляр силикатлар (купинча алюмосиликатлар) холида учрайди, чунончи кварц, тог жинслари ва кум кремний ангидриднинг полимеридир.

Тупрок жинслари хам кимёвий таркиби жихатидан турли юкори молекуляр алюмосиликатлардан иборат. Бирок шуни кайд килиш керакки, дисперс холида ажратиб, олинмаган. Бинобарин, Уларнинг молекуляр массасини аниклаш имконияти йук ва шу сабабли, уларнинг физикавий хамда кимёвий хоссалари, шунингдек, тузилиши ва таркибига боглик хусусиятлари хам мукаммал текширилмаган. 

Органик юкори молекуляр бирикмаларнинг купчилик хоссалари жумладан, мустахкамлик, эластиклик, окувчанлик, ковушкоклик ва бошкалар анорганик полимерлар макромолекулаларининг тузилишига караганда анчагина дуруст урганилган. Органик юкори молекуляр бирикмалар кимёси ютукларини органик ва анорганик моддалар синфи уртасида оралик холатни эгалловчи элемент-органик полимерлар кимёсига татбик этиш анча яхши натижалар берди. Бу сохани чукур ва систематик урганишда олинган хулосалар анорганик юкори молекуляр бирикмалар кимёсида хам катта ютуклар кулга киритилишига сабаб булди. Инсон хаёти ва фаолиятида ишлатиладиган материалларнинг купчилиги полимерлардир. Кийим-кечак, жун, тери, пахта, ёгоч, озик-овкатлар –гушт, сут, дон, оксил хамда крахмал полимерлардан ташкил топган. 

Юкори молекуляр бирикмалар макромолекуласининг бир неча юз атомлардан ташкил топиши уларнинг изомерлари бехисоб булишига олиб келади. Масалан таркибида 20 та углероди булган углеводороднинг 366319 та изомери булиши мумкин. Тирик табиатдаги хилма-хил ходисалар хам, асосан табиий полимерларнинг хосил булиши, бир турдан иккинчи турга утиши ва парчаланиши натижасида содир булади. Табиатда куйи ва юкори молекуляр моддалар тухтовсиз бир-бирига айланиб туради. Шуни хам айтиш керакки, юкори молекуляр бирикмаларнинг табиатда хосил булиши ва парчаланишини мавжуд техника воситалари асосида кузатиш жуда кийин. Шуниси кизикки, табиатда полимерларнинг хосил булиши ва парчаланиши оддий босим ва температурада узликсиз равишда аник тартиб билан содир булиб туради. Табиатда содир буладиган бундай ходисаларни урганиш – органик юкори молекуляр бирикмалар синтез килиш, уларнинг хусусиятини текшириш ва полимерлардан халк хужалигида кенг фойдаланиш имконини беради. Синтетик полимерлар пластмасса, кимёвий тола, каучук, лак-буёк саноатида кенг ишлатилмокда. Синтетик полимерларнинг баъзилари кимёвий жихатдан олтин ва платинадан хам баркарор булса, баъзилари мустахкамлига ва каттиклиги жихатдан олмосга якинлашади. Улардан конструкцион материаллар, ионалмашгич сорбентлар тайёрланибгина колмай, балки енгил, чиройли ва мустахкам буюмлар, курилиш асбоблари, кимёвий аппаратлар ва хоказолар хам ясалмокда. 

Мавзу буйича такрорлаш учун саволлар 

1. Ююкори молекуляр бирикмалар кимёси фани нимани урганади? 

2. Асосий тушунчалар ва белгиловчилар

3. Полимерларнинг тирик табиатдаги роли ва уларнинг кимевий материаллар сифатида ахамятини тушунтириб беринг. 

4. Полимерлар хакидаги фаннинг ривожланиш тарихини гапириб беринг.

Таянч тушунчалар

Юкори молекуляр бирикмалар, олигомерлар, куйи молекуляр бирикмалар. макромолекула, элементар халка, полимерланиш даражаси, идентик давр, мономер, полимер.