Polimerlər kimyası

Polimerlər kimyası —

Ümumi məlumat

Hazırda yüksəkmolekullu birləşmələr kimyası böyük sürətlə inkişaf edən müstəqil elm sahələrindən biridir. Müasir dövrdə insan fəaliyyətinin elə bir sahəsi yoxdur ki, orada polimerdən istifadə olunmasın.

Polimer maddələr çox qədim zamanlardan mövcuddur. Lakin, bir çoxları güman edirlər ki, bu maddələr kimyaçılar tərəfindən suni və ya sintetik üsulla alınandan sonra məlum olmuşdur. Bu düzgün fikir deyildir. Belə ki, üzvü maddələrin sintetik üsulla alınmasına XIX əsirin əvvəllərindən başlandığı halda, polimer maddələr 100 min ildən əvvəl də məlum olmuşdur. İnsanlar yarandığı gündən bəri gündəlik həyatında daima polimer maddələrlə əlaqədə olmuşdur. Belə ki, ağacın əsasını təşkil edən sellüloz, yun, kətan və kəndir lifləri, gön buğda və kartofun əsasını təşkil edən nişasta və s. polimer maddələr sırasına daxildir. Bütün bunlar həmişə həyat üçün ən vacib vəsait olmuşdur.

Polimer maddələr təbiətdə olan bütün maddələr kimi ayrı-ayrı molekullardan, molekullar isə atomlardan təşkil olunmuşdur. Lakin, polimer maddələr onları təşkil edən molekulların iriliyi və molekul çəkilərinin böyüklüyü ilə bəsit maddələrdən fərqlənir. Polimer maddələrin molekul çəkisi bəsit maddələrin molekul çəkisindən bir neçə min dəfəyə qədər çox olur. Bunu misallarla göstərək: Hamıya məlum olan və hər gün istifadə etdiymiz xörək duzunun molekulu bir Na və bir Cl atomundan, içdiymiz suyun molekulu isə iki H və bir O atomundan ibarətdir. Polistirol adlanan polimer maddənin tərkibinə isə minlərlə C və H atomları daxildir.

Hər hansı böyük molekulu adi gözlə görmək mümkün olmur. Adətən molekulun ölçüsünü bilmək üçün xüsusi uzunluq vahidi – anqstremdən istifadə edilir.

Anqstrem sm-in yüz milyonda biridir. Müəyyən edilmişdir ki, su molekulunun ölçüsü 3 anqstremdir. Halbuki polimer maddə olan sellülozun bir molekulunun uzunluğu bundan çox-çox artıqdır. Müqayisə üçün desək: 10 sm məsafədə 175 milyon su molekulu yerləşdiyi halda, həmin məsafədə sellülozanın 18 min molekulu yerləşir. Deməli, polimer maddələr bəsit maddələrdən ilk növbədə molekullarının böyüklüyü ilə fərqlənir.

Polimer sözü iki yunan sözündən ibarət olub poli — çox, meros -hissə deməkdir. Polimerdən fərqli olaraq, kiçik molekullardan təşkil olunan və polimer əmələ gətirə bilən maddələr, məsələn, etilen, asetilen qazı və s. monomer adlanırlar (mono yunanca bir deməkdir). Monomer elə bir halqadır ki, ondan polimerin bütün zənciri qurulur. Tək-tək kərpiclər yığılıb böyük bir binanı əmələ gətirdiyi kimi ayrı-ayrı monomerlər də yığılıb (birləşib) polimeri əmələ gətirir.

Monomerlərdə ayrı-ayrı molekullar arasındakı rabitə qüvvəsi çox böyük olmur. Onlar bir-birlərindən ayrıla bilir. Ona görə də monomerlər adətən qaz və maye halında olur. Bərk halda olan monomer isə suda və ya başqa həlledicilərdə asanlıqla həll olur.

Polimer maddələrin xassələri monomerlərdən tamamilə fərqlidir.

Polimerin makro molekulları nə qədər böyük olarsa, onları bir-birindən ayırmaq da bir o qədər çətin olar.

Belə birləşmələrdə molekulları atomlara ayırmaq onları bir-birindən ayırmaqdan çox asandır. Əgər bina haqqındakı söhbətimizi davam etdirsək, demək olar ki, divardakı kərpici sındırmaq onu durduğu yerdən çıxartmaqdan çox asandır.

Deməli, polimer maddələrin molekulları giqant olmaqla bərabər pəhləvan kimi güclüdür. Məhz buna görə də onlar buxarlanmır və həlledicilərdə çox çətin həll olur.

Hazırda molekul kütləsi 5 mindən yuxarı olan maddələr yüksəkmolekullu birləşmələrə aid edilir. Molekul kütləsinin yuxarı həddi adətən bir neçə yüz minə, bəzən isə bir neçə milyona çatır. Yüksəkmolekullu birləşmələri həmçinin polimerlər də adlandırırlar. Polimerlərin molekulları tərkib və quruluşca eyni olan çoxlu miqdarda hissələrin, fraqmentlərin bir-biri ilə birləşməsi yolu ilə əmələ gəlirlər.

Yüksəkmolekulu birləşmələr bizi əhatə edən ətraf mühitdə — canlı və cansız təbiədə geniş yayılmışdır. Bu maddələrin tarixi insan cəmyyətinin tarixi qədər qədimdir, çünki insanlar bu maddələrin tərkibi və quruluşu haqqında ən elementar təsəvvürə malik olmadıqları dövrlərdə belə onlardan öz həyatı ehtiyacları üçün geniş miqyasda istifadə etmişlər. Yun, pambıq, dəri, ağac və s. polimer materialları insanların müxtəlif təlabatını ödəyən vasitələr olmuşlar.

Polimer maddələr həm də bu və ya başqa formada canlı materiyanın bitki və heyvanlar aləminin əsasını təşkil edir. Bitkilərin tərkibinə daxil olan polisaxaridlər, liqnin, zülallar, pektin maddələri və s. polimer maddələridir. Zülallar, nuklein turşuları həm də insanların və heyvanlar aləminin həyati proseslərini müəyyən edir. F. Engelsin təbirincə desək, "Həyat zülali maddələrin mövcudluq formasıdır". Nuklein turşuları orqanizmdə zülal sintezi və irsiyyətlə əlaqədar olan çox mürəkkəb prosesləri tənzim edir.

Polimerlər cansız təbiətdə də geniş yayılmışdır. Yer səthinin əsas hissəsi polimer şəklində olan silisium 4-oksid və alminium oksiddir.

Kvars, dağ billuru, ametist silisum 4-oksidin, korund, rubin, sapfir isə alminum-oksidin polimerləridir. Təbiətdə rast gəlinən almaz, qrafit polimer halında olan karbondur. Yalnız XX əsirin əvvəllərində bu maddələr kimyəvi yolla sintez etmək, habelə onların xassələrini öyrənmək imkanı yarandıqdan sonra polimerlər müstəqil maddələr şəklində ayrılmağa başlandı. Əsas səbəb, polimerlərin kiçik molekullu birləşmələrdən fərqli olan kompleks xassələrə malik olmasıdır.

Bu xassələrdən ən mühümü, bütün polimerlərin yüksək molekul kütləsinə malik olmalarıdır. Polimerlərin çeviklik, fiziki halları, məhlulların xüsusiyyətləri və s. kimi polimerlərin başqa xassələri onların yüksək molekul kütlələrinin funksiyası kimi dəyişir. Polimerlərin həllolma prosesi, polimerlərin çox duru məhlulları belə, adi üzvi birləşmələrin məhlularından və həllolma prosesindən fərqlənir (böyük özlülüyə malikdir). XX əsirin 20–30-cu illərində kimyanın bir sahəsi olan polimer kimyası müstəqil elm sahəsinə çevrilməyə başlamışdır və polimerlər haqqında kolloid nəzəriyyə meydana gəldi. Polimer məhlularının kolloid məhlullar kimi yüksək özlülüyə malik olması, polimer makromolekullarının ölçülərinə görə kolloid hissəciklərə yaxın olması onlara liofil kolloidlər kimi baxılmasına əsas verirdi.

Tarixi

Polimer kalloidlərin quruluşu haqqında iki təsəvvür — K. Meyer, Q. Markın mitsel nəzəriyyəsi, Q. Ştaudingerin makromolekulyar nəzəriyyəsi daha çox yayılmışdı. 1-ci nəzəriyyəyə görə polimerlərə sərt makromolekul dəstələrindən ibarət mitsellər kimi baxılırdı. 2-ci nəzəriyyə isə öz aralarında assosiasiya etməyən çox uzun makromolekulların mövcud olması fikrinə əsaslanırdı. Bu mülahizələr polimer kimyasının formalaşmasında müsbət rol oynamışdı. Polimerlərin müasir quruluş nəzəriyyəsinin yaradılmasında bir çox yeni polimer maddələr sintezi həlledici rol oynadı. 30-cu illərin əvvəllərində ilk dəfə olaraq S. V. Lebedevin rəhbərliyi ilə keçmiş SSRİ-də sintetik kauçuk alındı. ABŞ-də U. Karozers sintetik polimid efirlərinin ilk nümayəndələrini sintez etdi. 1953–1954-cü illərdə K. Siqler və C. Natta tərəfindən stereo-müntəzəm quruluşlu yeni tipli polimerlərin sintezi YMB- kimyası elmində yeni bir səhifə açdı. Zülallar və nüklein turşuları kimi mürəkkəb təbii bioloji polimerlərin quruluşunun öyrənilməsi (Fişer, Sencer, Todd, Uotson, Krik, Belozerski) və onların bir çoxunun sintez edilməsi yüksəkmolekullu birləşmələr kimyasının yeni böyük nailiyyətlərindən biri oldu. Beləliklə, tarixən çox qısa bir müddət ərzində yüksəkmolekullu birləşmələr kimyası böyük sürətlə inkişaf edərək XX əsirin başlıca elm sahələrindən birinə çevrildi.

Ədəbiyyat

1. Энциклопедия полимеров. Т. 1–3. М.: 1972–1977.
2. Семчиков Ю. Д. Высокомолекулярные соединения. — М., 2003. — 367 с.
3. Аблесимов Н. Е. Синопсис химии. — Справочно-учебное пособие по общей химии. — Хабаровск: ДВГУПС, 2005. — 84 с.
4. Аблесимов Н. Е. Сколько химий на свете? Химия и жизнь — XXI в (рус.) // Ч. 2. — 2009. — № 6. — С. 34–37.