Высокомолекулярные соединения (ВМС) – это вещества, состоящие из больших молекул (макромолекул) с молярной массой не менее тысяч.

Высокомолекулярные соединения это природные и синтетические вещества с большой молекулярной массой, от нескольких тысяч до нескольких миллионов. К этим соединениям относятся все полимеры. Но понятие «высокомолекулярные соединения» шире, чем понятие «полимеры». Молекулы полимеров построены из множества повторяющихся элементарных звеньев, образующихся в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных сравнительно простых молекул мономеров. Высокомолекулярные соединения не обязательно имеют такую структуру макромолекул, но подавляющему большинству их свойственно полимерное строение.

СВОЙСТВА - Для ВМС характерна полимолекулярность, т.е. молекулы имеют разную длину. - Молекулы ВМС могут иметь линейное и разветвленное строение. ВМС с пространственной структурой неспособны растворяться (вулканизированный каучук – резина). Линейные ВМС обладают эластичностью, способностью образовывать пленки и нити, набухать, давать при растворении вязкие растворы. - Молекулы линейных полимеров обладают гибкостью. Они могут принять вытянутую форму с определенной ориентацией в пространстве и могут свертываться в клубки. Форма молекул, так же как и их величина, оказывает существенное влияние на свойства ВМ. - ВМС нелетучий и неспособны перегоняться. При повышении температуры ВМС постепенно размягчаются (у них нет определенной температуры плавления), а температура кипения больше температуры разложения, т.е. они могут находиться только в конденсированном состоянии. - Молекулы ВМС распадаются под действием самых незначительных количеств кислорода и других деструктирующих агентов.

ПОЛУЧЕНИЕ 1) Реакций полимеризации например, реакция образования полиэтилена из этилена n СН2 = СН2 (-СН2 – СН2-)n; 2) Реакций поликонденсации например, реакция образования фенол-формальдегидной смолы из фенола и формальдегида 2n С6Н5ОН + n СН2О [- С6Н3 (ОН) – СН2 - С6Н3 (ОН) -]n + 2n Н2О.

МОНОМЕР Низкомолекулярные соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами. Например, пропилен СН2=СH– CH3 является мономером полипропилена

СТРУКТУРНОЕ ЗВЕНО МАКРОМОЛЕКУЛЫ Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном....-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-... поливинилхлорид В формуле макромолекулы это звено обычно выделяют скобками: (-CH 2 -CHCl-)n По строению структурного звена можно сказать о том, какой мономер использован в синтезе данного полимера. Строение структурного звена соответствует строению исходного мономера, поэтому его называют также мономерным звеном.

СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ Степень полимеризации - это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу. В формуле макромолекулы степень полимеризации обычно обозначается индексом "n" за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено : n >> 1

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА МАКРОМОЛЕКУЛ Геометрическая форма макромолекулы - пространственная структура макромолекулы в целом. Для макромолекул характерны три основные разновидности геометрических форм (каждый шарик на рисунках условно означает структурное звено). Линейная форма (например, полиэтилен низкого давления, невулканизованный натуральный каучук и т.п.): Разветвленная форма (полиэтилен высокого давления и др.): Пространственная (трехмерная или сетчатая) форма (например, вулканизованный каучук):

СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРОВ Кроме того, следует отметить, что некоторые полимеры получают не из мономеров, а из других полимеров, используя химические превращения макромолекул (например, при действии азотной кислоты на природный полимер целлюлозу получают новый полимер - нитрат целлюлозы

СТРОЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛ Понятие строение молекулы включает в себя представления о химическом, пространственном и электронном строении Химическое строение - последовательность химических связей атомов в молекуле (А.М. Бутлеров). Пространственное строение - определенное расположение атомов молекулы в пространстве (геометрия молекулы).

ФИЗИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛИМЕРОВ В зависимости от строения и внешних условий полимеры могут находиться в аморфном или кристаллическом состояниях. Аморфное состояние полимера характеризуется отсутствием упорядоченности в расположении макромолекул. Кристаллическое состояние возможно лишь для стереорегулярных полимеров.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА МАКРОМОЛЕКУЛ В ЗНАЧИТЕЛЬНОЙ СТЕПЕНИ ВЛИЯЕТ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ:

НАЗВАНИЯ ПОЛИМЕРОВ Существуют два основных способа названий полимеров. 1. Название полимера строится по названию исходного мономера с добавлением приставки "поли" (полиэтилен, полистирол и т.п.). Этот способ используется обычно для полимеров, полученных путем полимеризации. 2. Полимеру дается тривиальное название (лавсан, нитрон, найлон и т.п.), которое не отражает строения макромолекул, но удобно своей краткостью. Данный способ применяют создатели полимерных материалов (фирмы, научные и производственные коллективы). Так, название ЛАВСАН присвоено полимеру [–O–CH2–CH2–O–CO–C6H4–CO–]n полиэтиленгликоль терефталат как сокращенное название ЛАборатории Высокомолекулярных Соединений Академии Наук.

ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ - продукты поликонденсации фенола с формальдегидом. Реакция проводится в присутствии кислых (соляная, серная, щавелевая и другие кислоты) или щелочных катализаторов (аммиак, гидроксид натрия, гидроксид бария).