|
 El 1861 va passar un esdeveniment excepcional: es va crear per primera vegada una substància semblant al sucre al tub d’assaig d’un químic.
No cal dir sobre la importància d’aquest esdeveniment? La població de la Terra es duplica cada 60-100 anys. Cada cop necessita més menjar. Per a això, es llauren noves terres, es millora la pesca, etc. I després Butlerov va obtenir sucre tractant el formaldehid amb aigua de calç. Per què continuar cultivant plantacions de canya de sucre i remolatxa? Els aliments (primer sucre, després proteïnes) es poden crear artificialment.
Però si busqueu menjar artificial ara, no el trobareu, tot i que ha passat un segle des de la síntesi del sucre. Els químics tenien cartes confuses ... Tanmateix, no ens avançem.
 En matemàtiques, dos sempre són dos, però en química orgànica, dues molècules formades pels mateixos àtoms, en el mateix ordre, no són necessàriament iguals entre si. I el "culpable" d'això és l'estructura espacial de les molècules.
Què és això? Tens cinc dits a les dues mans. El seu ordre és el mateix. Però proveu, després d’haver barrejat els guants, posar l’esquerra a la mà dreta. L’estructura espacial és la que distingeix l’esquerra de la dreta.
Les molècules de polímers, aquestes cadenes gegants d'unitats individuals de petites molècules anomenades monòmers, estan estrictament orientades a l'espai les unes amb les altres i, en aquest sentit, són com guants. Algunes d’aquestes molècules mostren les seves característiques espacials perquè algunes d’elles, quan es giren, giren el feix de llum polaritzat cap a la dreta, mentre que d’altres cap a l’esquerra. El cos dels animals i dels humans només consta de molècules de proteïnes levorotadores. Les molècules destrorotadores simplement no són absorbides pel cos. No són "comestibles" per a ell. I com que els productes sintètics són una barreja de molècules rectes i levorotadores, llavors ...
Resulta que no n’hi ha prou amb obtenir la substància necessària. També cal eliminar l’arquitectura de cada molècula. De manera que cada grup d’àtoms d’una molècula ocupa un lloc estrictament definit a l’espai. I si aquesta regla no es compleix fins i tot quan es creen materials polimèrics tècnics, els resultats són decebedors.
Així, per exemple, hi ha poliestirè i poliestirè. El poliestirè, del qual ara es fabriquen molts articles per a la llar, és amorf. La seva estructura molecular és com un matoll impenetrable, on es barregen tiges, branques, arrels en un embolic.
 Però si les molècules de poliestirè estiguessin orientades a l'espai, disposades en un ordre estricte, com les plantes sembrades de forma quadrada, llavors aquest poliestirè seria molt poc similar al seu homònim "desorganitzat". Si el poliestirè amorf té un punt de fusió de 80 graus, el poliestirè "organitzat" (les molècules d'aquesta substància s'anomenen estereorregulars) - 240 graus. Diferència! A més, el polímer estereoregular és el doble de fort.
És fàcil imaginar quin salt faria l’economia nacional si les fàbriques només produïssin polímers estereo-regulars! I quant augmentarien les possibilitats de substituir productes naturals per productes sintètics!
Però una molècula no és una casa i una substància no és una ciutat que es pugui construir com vulgueu. És difícil imaginar una "bastida" per a cadascun dels molts bilions de molècules.
Per això, tots els intents d’obtenir polímers estereoregulars purs no han estat molt encoratjadors. En el millor dels casos, amb l'ajut de catalitzadors especials, es va poder obtenir mescles en què el vuitanta per cent de les molècules estiguessin orientades i el vint en desordenés. Aquestes molècules "desorganitzades" van degradar immediatament la qualitat del material.
Estava clar que els materials del futur no es podien obtenir utilitzant els mètodes antics; calia buscar nous camins.I al mateix temps, al laboratori de l’Institut de Recerca de Síntesi Petroquímica de l’Acadèmia de Ciències de l’URSS, van trobar una de les maneres d’aconseguir-ho.
Aquí van aconseguir construir "bastides" per muntar molècules de polímer estereoregulars. Però aquesta molècula en si mateixa no es pot veure ni en un microscopi electrònic.
Les "bastides" van resultar ser molècules d'una altra substància: la urea.
Simplificant una mica, podem dir que la molècula d’urea té forma de quadrat. Durant la cristal·lització de la urea pura, els quadrats es connecten per parelles, formant un rombe.
Però, en interaccionar amb un hidrocarbur (que és un monòmer), les molècules d’urea no es combinen en dos, sinó en tres. Es forma un hexàgon, que "capta" la molècula de monòmer.
 Com les larves d’un bresca, les molècules de monòmers ara es troben en cristalls d’urea. Es troben dins de la xarxa cristal·lina en un ordre estricte, ocupen una determinada posició a l’espai. Si ara "entrecreuem" els monòmers entre ells, és a dir, els enllaçem amb un enllaç químic, el polímer estereorregular està llest ...
La "reticulació" dels monòmers es fa per irradiació. Les micropartícules de radiació exciten les larves de monòmers i fan que semblin agafades de les mans. La polimerització per irradiació es pot fer en segons, mentre que amb catalitzadors pot trigar hores. Es pot dur a terme en qualsevol volum de matèria, sempre que la potència de l'emissor sigui suficient.
Una bona bastida metàl·lica després de finalitzar la construcció es desmunta i es porta a nova construcció. Així és aquí. Quan es completa la polimerització, la urea es dissol en aigua i s’obté un polímer pur i la urea es pot tornar a utilitzar completament per al mateix procés.
Tanmateix, a la xarxa cristal·lina de la urea només es poden polimeritzar monòmers, que es col·loquen dins del canal format pels hexàgons de les seves molècules. Però no només la urea pot interactuar amb els hidrocarburs d’aquesta manera. Ara els científics busquen substàncies que, cristal·litzant, formin canals de mida i forma diferents i que, per tant, puguin servir de "bastides" per a diverses substàncies polimèriques.
Molècules amb una arquitectura determinada ... Substàncies que es construeixen segons un pla ... Aquest és un gran pas endavant en química.
Gavrilova N.V.
|
