2-маъруза. 2Маъруза Полимер функционал гурулари фаоллиги. Фунционал гуруларнинг физик тавсифларини белгиланиши ва структуравий шаклланишидаги роли.
 Скачать 51.55 Kb.
|
|
2-Маъруза Полимер функционал гуруҳлари фаоллиги. Фунционал гуруҳларнинг физик тавсифларини белгиланиши ва структуравий шаклланишидаги роли. Ионоген ва ноионоген занжирлар физик тавсифлари. Турли хил функционал ва ионоген гуруҳли полимер занжирларининг ўзаро таъсирлашишлари ҳамда устмолекуляр структуралар шакллантириши. Элементар звеноларида электролитик диссоциация намоён қиладиган функционал (ионоген) гуруҳлари бўлган полимерларга полиэлектролит (полиэлектролит макромолекула) деб айтилади. Ионоген гуруҳларнинг табиатига боғлиқ ҳолда полиэлектролитлар кучли ва кучсиз поликислота ва полиасос тоифаларга бўлинади. Кучли поликислоталар гуруҳига мисол сифатида қуйидаги бирикмаларни келиштириш мумкин: поливинилсулфонкислотаполистиролсулфонкислота  Кучсиз поликислоталар гуруҳи: полиакрил кислота полиметакрил кислота  Шунингдек кучли полиасосларга қуйидаги, яъни поливинил-n-толил- политриметиламмоний метиламмоний этилметакрилат  ва кучсиз полиасосларга эса ушбу моддалар мисол бўлади: Поли-n-аминостирол Поли-4-винилпиридин  Поликислота ва полиасослар тузлари, одатда, кучли полиэлектролитлар ҳисобланади. Полиэлектролитлар занжирларида ҳам поликислота ҳам полиасос гуруҳлар бўлса, улар амфотер ёки полиамфолит макромолекулалар дейилади. Мисол сифатида 2-метил-5-винил-пиридин ва акрил кислота сополимерини келтириш мумкин:  Полиэлектролит (полиамфолит)ларга биологик муҳим юқори молекуляр бирикмалар, жумладан, оқсиллар, нуклеин кислоталар киради. Полиэлектролитлар, ўзига хос равишда ионоген полимерлар ва паст молекуляр электролитларнинг хусусиятларини мужассам этади. Полиэлектролит эритмалар, бошқа полимер эритмалар каби аномал юқори қовушоқликга эга бўлади. Шунингдек, оддий электролитлар каби самарали равишда электр токини ўтказади. Энг эътиборли томони шуки, полиэлектролитларнинг эритмалардаги гидродинамик, оптик ва электркимёвий хоссалари ноэлектролит полимерлар ва паст молекуляр электролитларнинг эритмалардаги хоссаларидан кескин фарқ қилади ва бир қатор ўзига хос хусусиятлари билан ажралиб туради. Полиэлектролитларнинг барча ўзига хос хоссалари, уларнинг макромолекуларидаги локал зарядларни компенсацияланмаган ҳолида намоён бўлади. Бу хоссалар асосан зарядланган полиион гуруҳларни ўзаро ва уларни ўраб турган паст молекуляр қарама-қарши зарядли ионлар билан таъсирлашиши билан аниқланади. Полиэлектролитлар сувли эритмаларда электролитик диссоциация ҳодисасини намоён қилади. Бу ҳодиса молекуляр занжир таркибига кирувчи функционал гуруҳлар ҳисобига амалга ошади. Шунинг учун ҳам полиэлектролитларнинг сувли эритмаларини ўрганиш катта қизиқиш уйғотади. Молекуляр массаси 5*106 бўлган полимер занжирида тахминан 106 атом бўлиб, унинг контур узунлиги диаметридан 6-7 минг марта катта бўлади. Бундай макромолекулаларнинг ўзаро таъсирлашиши, улар таркибидаги атомлар, элементар гуруҳлар фаоллигига, занжирларнинг конформацион ҳолатига ва улар орасидаги масофага ниҳоятда боғлиқ бўлади. Шу туфайли макромолекулаларнинг ўзаро таъсирлашишлари турли хил ва уларнинг энергияси ҳам турлича бўлади. Бу ҳол 1- расмда ифодаланган.  1- расм. Макромолекулаларнинг ўзаро таъсирлашиш энергиясини (Е) масофага (r) боғлиқлиги: 1-ковалент боғ; 2-водород боғ; 3-Ван-дер- Ваальс ўзаро таъсирлашиш Боғланиш чизиқларининг бундай ўзгариши макро-молекулаларнинг конденсирланган ҳолатидаги тортишиш кучини, уларнинг бир-бирига тўлиқ устма-уст бирикишига қаршилик қилувчи итариш кучига нисбати билан ифодаланади. Молекулалар орасидаги масофанинг ортиб бориши билан улар ўртасидаги итариш кучи, тортишиш кучига нисбатан тезроқ камаяди. Ўзаро таъсирлашиш кучлари батамом тугатилганда макромолекулалар изоляцияланган деб ҳисобланади. Макромолекулалар ўртасида шундай ro масофа мавжуд бўладики, унда тортишиш ва итариш кучлари бир-бирига тенглашиб, ўзаро таъсирлашиш озод энергияси минимум миқдорга эга бўлади. Бундай минимал энергия 2-40 кЖмол интервалда бўлиб, у ковалент (кимёвий) энергиялар миқдоридан бир тартибга кичикдир. Одатда макромолекулалараро таъсир этувчи кучлар табиати уларнинг кимёвий тузилишига боғлиқ бўлади ва уларни бир неча гуруҳга ажратилади. Улар ҳақидаги асосий маълумотлар 1-жадвалда келтирилган. Ориентацион ўзаро таъсирлашишлар одатда қутбланган макромолекулалар орасида бўлади ва бир хил зарядланган элементар қисмлар бир-биридан максимал узоқлашади. 1-жадвал Макромолекулаларнинг ўзаро таъсирлашиш турлари, уларнинг боғланиш энергияси ва узунликлари
Индукцион, яъни деформацион ўзаро таъсирлашишлар қутбланган ва қутбланмаган молекулалар ўртасида рўй беради. Бунда қутбланмаган молекулада диполь таъсирида электроннинг силжиши амалга ошади. Натижада мажбурий ҳосил қилинган диполь ўзини қутбланган элементлар каби тутади ва қутбий молекула билан ориентацион ўзаро таъсирлашиш тамойили бўйича, аммо кичикроқ энергия билан таъсирлашишни намоён қилади. Дисперсион ўзаро таъсирлашишлар ҳам қутбланган, ҳам қутбланмаган молекулалар орасида амалга ошиши мумкин. Уларнинг келиб чиқиши квант механикаси қонунлари билан тушунтирилади, чунки улар электрон қобиқларининг ўзаро таъсирлашиши билан боғлангандир. Умуман олганда икки молекуланинг ўзаро таъсирлашиши ҳар учала турдаги таъсирлашишлар йиғиндисидан иборат бўлади, яъни UUд Uо Uи каби бўлиб, унда дисперсион кучлар катта аҳамиятга эга бўлади. Водород боғлари макромолекулалараро таъсирлашишнинг алоҳида тури бўлиб, улар икки электрик қарама-қарши атомларнинг водород атоми орқали таъсирлашишида намоён бўлади. Бунда водород бир пайтнинг ўзида бир электрик қарама-қарши атом (жумладан О, N, F, Cl, S) ва бошқа бир атомнинг бўлинмаган электрон жуфтлиги билан валентли боғланган бўлади. Бундай боғлар таркибида -ОН, -СООН, -Н-СО, -NH2 каби гуруҳлар бўлган макромолекулаларнинг ўзаро таъсирлашишида ҳосил бўлади. Макромолекулалар гидрофоб (гуруҳлари қутбсиз) ва гидрофил (гуруҳлари қутбий) бўлади. Гидрофил макромолекулалар қутбий гуруҳларга эга бошқа макромолекулалар, паст молекуляр бирикмалар, жумладан, сув молекулалари билан юқори даражада таъсирлашади. Полимер молекулаларининг ўзига хос яна бир хусусияти шундан иборатки, уларда молекулалараро ўзаро таъсирлашишдан ташқари, битта макромолекуланинг айрим қисмлари ҳам ўзаро таъсирлашади. Бу макромолекуланинг ички таъсирлашиши деб қаралади ва бунда занжирли молекуланинг бир-бири билан кимёвий боғланмаган атомлари ва атом гуруҳлари ўзаро таъсирлашиши назарда тутилади. Макромолекулалараро ўзаро таъсирлашиш ўлчами когезия энергияси зичлиги (КЭЗ) орқали ифодаланади. Когезия - бу макромолекулалараро ўзаро тортишиш кучи орқали намоён бўладиган ёпишқоқликдир. Когезия энергияси зичлиги макромолекулаларни бир-биридан чексиз узоқ масофага узоқлашишида бажарилган ишга эквивалент бўлиб, амалий жиҳатдан модданинг буғланишига ёки учиб чиқишига мувофиқ келади. қуйидаги 2-жадвалда чизиғий полимерларнинг ўзаро таъсирлашиш энергиясини занжирнинг 0,5 нм қисмига нисбатан аниқланган, яъни солиштирма моляр когезияси келтирилган. 2. жадвал. Чизиғий полимерларнинг солиштирма моляр когезияси
|