Высокомолекулярные соединения
В основе классификации всех химических соединений лежит молекулярная масса. В зависимости от нее соединения делятся на низкомолекулярные и высокомолекулярные. Молекулярная масса первых только иногда достигает нескольких сотен, тогда как молекулярная масса вторых составляет более 5000. Молекулы высокомолекулярных соединений состоят из многих сотен атомов, поэтому их называют макромолекулами, а химию высокомолекулярных соединений - химией макромолекул. Химия высокомолекулярных соединений изучает химические особенности молекул, которые вызваны наличием в них большого числа атомов. Вещества, молекулы которых состоят из многих элементарных звеньев одинаковой структуры, называют полимерами.
Высокомолекулярные органические соединения - белки, полисахариды (крахмал, целлюлоза) и др. - основа живой природы. Белки - важнейшая составная часть всех живых организмов - с химической точки зрения являются полимерами. В живых организмах белки выполняют пластические, энергетические и регулирующие функции. С ними связаны рост, наследственность, обмен и другие характерные черты живых организмов. Некоторые белки выполняют функцию биологического катализатора химических процессов в организме, их называют ферментами.
Крахмал - энергетический резерв растений, он образуется из углекислого газа и воды в зеленых частях растений и постепенно накапливается в тех органах растений, которые предназначены для размножения - в клубнях картофеля, зернах ржи, пшеницы и т. д. Целлюлоза - главная составная часть оболочек растительных клеток, ею определяются многие общие свойства древесины, хлопка и т. п. Целлюлоза также образуется из углекислого газа и воды при использовании растением энергии солнечного света. С химической точки зрения разница между целлюлозой и крахмалом заключается в разном способе связи между глюкозными звеньями, из которых состоят и целлюлоза, и крахмал.
В животном и растительном мире часто встречаются смешанные высокомолекулярные соединения: белки, содержащие углеводные группы, и полисахариды, содержащие белковые группы. Эти соединения выполняют важные функции в организме: участвуют в регулировании нервных процессов, в явлении иммунитета (невосприимчивости), входят в состав секреторных жидкостей, ферментов и гормонов.
Таким образом, в живой природе постоянно происходят процессы образования, превращения и распада высокомолекулярных углеводов и белков, т. е. высокомолекулярных соединений.
Растительные материалы и вещества животного происхождения содержат следующие количества высокомолекулярных соединений (в % от сухой массы): древесина - 97-98, картофель и пшеница- 87, рис- 83, кукуруза- 78, торф- 61, кожа- до 98, шерсть - 86-88, мышечные ткани человека- 70-80, кровь- 45, мозг- 31-51.
В растительной массе земного шара содержится высокомолекулярных соединений значительно больше, чем во всех остальных органических веществах вместе взятых. Поэтому растительный мир рассматривают как основной источник производства высокомолекулярных соединений, особенно полисахаридов, в природе.
Исходное сырье для синтеза полисахаридов в природе -двуокись углерода CO2, которая, в свою очередь, является конечным продуктом окисления углеродсодержащих веществ. Так осуществляется круговорот углерода в природе и сохраняется его баланс на земном шаре.
Процесс идет с поглощением большого количества солнечной энергии. Синтез полисахаридов за счет двуокиси углерода и солнечной энергии- сложный химический процесс, в результате которого образуются высокомолекулярные соединения.
Неорганические высокомолекулярные соединения имеют в минеральном мире не меньшее значение, чем органические высокомолекулярные соединения в органической природе. Земная кора состоит в основном из окислов кремния, алюминия и их модификаций. Более половины всей массы земного шара состоит из кремниевого ангидрида [SiO2]n, который является высокомолекулярным соединением. Кварц, горный хрусталь и аметист - модификации кремниевого ангидрида - представляют собой полимерные материалы. Минералы корунд, рубин и сапфир - полимерные окиси алюминия [Al2O3]n. Слюда и асбест- силикаты сложного строения, считаются макромолекулярными соединениями. К алюмосиликатам, имеющим высокомолекулярное строение, относятся глинистые вещества.
Промежуточное положение между органическими и неорганическими высокомолекулярными соединениями занимают элемент-органические высокомолекулярные соединения, в частности кремнийорганические соединения, содержащие в молекуле атомы углерода и кремния. Их свойства изучены лучше, чем свойства неорганических высокомолекулярных соединений.
|
Поливинилхлорид (ПВХ) является одним из самых ранних искусственных материалов, созданных учеными. Впервые он был получен совершенно случайно в 1835 году французским горным инженером и физиком Анри Виктором Регнаултом.