Що таке макромолекули?
Звичайні молекули (як вода H₂O) мають масу 18 а.о.м. Гігантські молекули полімерів мають масу в СОТНІ ТИСЯЧ або навіть мільйони а.о.м.! Вони нагадують довжелезні намиста, складені з тисяч однакових дрібних намистин (мономерів). З латині "полі" означає багато, а "мерос" — частина.
Два види утворення полімерів
Ці "намиста" можна збирати двома різними хімічними способами:
- Реакція полімеризації: розриваються подвійні зв'язки і молекули просто тримаються за руки, нічого не виділяючи. Так роблять поліетилен і тефлон.
- Реакція поліконденсації: молекули з'єднуються, але при цьому відриваються маленькі частинки (наприклад, молекула води), як сміття під час будівництва. Так утворюється капрон, нейлон та білки.
🔥 Історія випадковості: Вулканізація каучуку
Природний каучук із соку каучукового дерева — дуже поганий матеріал. У спеку він стає липким як смола (шини плавляться), а в мороз розсипається на крихти. У 1839 році Чарльз Гуд'їр роками шукав вирішення цієї проблеми. Одного разу він ВИПАДКОВО впустив шматок каучуку, змішаний із сіркою, на гарячу піч. Замість того щоб розплавитись, суміш стала міцною, еластичною і стійкою до температур! Цей процес (вулканізація) створив ГУМУ, без якої не було б легкових автомобілів.
Суперматеріали: Кевлар (Kevlar)
У 1965 році хімік Стефані Кволек працювала над створенням міцних пластиків і винайшла полімер поліпарафенілен-терефталамід. Нитки з нього виявилися в 5 РАЗІВ міцнішими за сталь тієї ж ваги! З них почали робити бронежилети для поліції і армії, що зупиняють кулі, кабелі для мостів, шоломи та корпуси човнів.
Тефлон (Рідка броня)
Політетрафторетилен (Тефлон) також був відкритий зовсім випадково Роєм Планкеттом. Він помітив, що балон з газом (фреоном) зважили, але газ з нього не йшов. Розпилявши балон, він знайшов на стінках дивний білий порошок. Тефлон — це найслизькіша речовина у світі (коефіцієнт тертя як у мокрого льоду) і він хімічно інертний (навіть "царська горілка" — суміш найсильніших кислот — його не розчиняє). Тому його використовують як антипригарне покриття на сковорідках.
Проблема пластику: Термопласти і Термореактопласти
Чому один пластик можна розплавити і зробити з нього щось нове (пляшки PET), а інший — ні (наприклад, ручки сковорідок або розетки)? ТермоПЛАСТИ — їхні молекулярні "нитки" не зшиті між собою. При нагріванні вони розходяться і пластик плавиться. ТермоРЕАКТОПЛАСТИ — при нагріванні вони "зшиваються" хімічними зв'язками намертво (утворюють 3D-сітку). Вони не плавляться взагалі, а при сильному нагріванні просто обвуглюються (горять). Їх можна виготовити лише 1 раз.