Физические свойства. Высокомолекулярные соединения (ВМС) или полимеры

Высокомолекулярные соединения (ВМС) или полимеры

Синтез Велером в 1828 г. мочевины и создание А. М. Бутлеровым теории строения органических соединений послужили началом развития науки и производства органических веществ, а вслед за этим и производства высокомолекулярных соединений (ВМС) или полимеров.

Автором фундаментально нового представления о полимерах как веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, связанных ковалентными связями, является Герман Штаудингер (1881-1965). Он впервые показал, что реакция полимеризации заключается в соединении маленьких бифункциональных молекул в длинные цепи, так называемые цепи главных валентностей. Он впервые ввел понятие о степени полимеризации, синтезировал целый ряд полимергомологов и показал, что можно, проводя химическую реакцию в полимерных цепях, изменять природу ВМС, не изменяя степени полимеризации. Последующие годы ознаменовались чрезвычайно сильным развитием методов синтеза в области ВМС. Крупнейшим достижением следует отметить полимеризацию мономеров диенового ряда, получению С. В. Лебедевым и приведению к промышленному производству синтетических каучуков, а также разработка Карозерсом методов поликонденсации с помощью которых было получено множество синтетических веществ, особенно важных волокнообразующих полимеров – полиамидов.

Основная особенность ВМС заложена в названии. Эти вещества состоят из молекул-гигантов (макромолекул), образующихся в результате химического взаимодействия большого числа молекул-мономеров. Комбинация малых молекул одинакового или разного химического строения, удерживаемых вместе ковалентными связями и имеющими большую молекулярную массу называется высокомолекулярным соединением (ВМС) или полимером. Вещества, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся структурных единиц, называются полимерами.

Высокомолекулярные соединения по своим свойствам и внешнему виду отличаются от исходных мономеров. Их физические свойства проявляются в очень широком диапазоне: они могут быть твёрдыми или мягкими, жёсткими или каучукоподобными, хрупкими или прочными, плавкими или неплавкими. ВМС обладают высокой эластичностью, трудно растворимы, причём растворимость падает по мере увеличения молярной массы. Обычно растворение идёт очень медленно, и ему часто предшествует набухание, в ходе которого молекулы растворителя проникают в массу растворяемого полимера. Полученные растворы даже при невысоких концентрациях обладают большой вязкостью, во много раз превосходящей вязкость концентрированных растворов низкомолекулярных соединений.

Полимеры не летучи и не обладают ясно выраженной температурой плавления; при нагревании они постепенно размягчаются и плавятся, а многие разлагаются без плавления. Чем больше размер молекул полимера, тем выше температура его размягчения и плавления.