Что такое регулярное строение

СТЕРЕОРЕГУЛЯРНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

Определение

Высокомолекулярные соединения, в состав макромолекул которых входят одинаковые по химической структуре мономерные звенья, имеющие идентичную или различную, но чередующуюся в четкой последовательности пространственную структуру называются стереорегулярными полимерами. Стереорегулярность в основной цепи макромолекул задается в ходе синтеза полимера по механизмам стереоспецифической полимеризации.

Описываемые полимерные материалы могут быть изотактическими и синдиотактическими. В стереорегулярных высокомолекулярных соединениях все боковые функциональные группы располагаются вдоль основной цепи в строгом порядке. В случае расположения заместителей с одной стороны молекулярной цепи эти полимеры стереорегулярны и носят название «изотактические». В случае, когда боковые функциональные группы некоторых мономеров расположены с одной стороны основной цепи, а других мономеров по другую сторону цепи, то мы имеем дело с синдиотактическими полимерами.

Рис.1. Варианты стерео строения ВМС

Иногда различные виды стереорегулярности сочетаются и повторяются в одной макромолекуле. В этом случае последовательность звеньев одинаковой конфигурации называется блоком. Такой полимер, имеющий блочное строение, является стереоблочным. В реальности любое высокомолекулярное соединение сочетает в себе в той или иной форме и количествах различные признаки и не является полностью изотактическим или синдиотактическим.

Стереорегулярные полимеры имеют важную способность к кристаллизации, причем часто именно стереорегулярное строение макромолекулы необходимо для перехода материала в кристаллическое состояние. Возможность этого состояния является важнейшим отличием между рассматриваемыми стереорегулярными высокомолекулярными соединениями от атактических полимеров.

Элементарные звенья в полимерных молекулах, в отличие от низкомолекулярных соединений и олигомеров не способны занимать в пространстве любые формы и положения. Таким образом молекулам без саморазрушения затруднительно встраиваться в кристаллическую решетку, которая строится по строгим геометрическим правилам. Для того, чтобы кристаллическое состояние стало возможным, строение макромолекул также должны подчиняться определенным правилам, что выполняется в случае, если молекулы полимера стереорегулярны. Важно отметить, что кристалличность у полимерных материалов ввиду их базовых свойств всегда частична, полностью кристаллических синтетических высокомолекулярных соединений пока не существует.

Рассматриваемые полимеры, как правило, имеют более высокие физико-механических свойства, чем подобные атактические высокомолекулярные соединения того же химического состава. Так, полимеры с высокой степенью стереорегулярности обладают повышенными плотностью, термостойкостью и другими характеристиками.

Как правило, при повышении степени изотактичности полимерного материала повышается и его степень кристалличности

Примеры

Существует довольно большое количество высокомолекулярных соединений одинаковой химической формулы, но различающихся по стерео конформациям. К стереорегулярным можно отнести изотактический полипропилен, синдиотактический ПВХ, стереорегулярный бутадиеновый каучук. Кроме того, к стереорегулярным относятся и биополимеры, встречающие в природе, такие как целлюлоза, натуральный каучук различного происхождения и т.д.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Регулярное строение

Регулярное строение часто обусловливает наличие в кристаллах плоскостей спайности ( между гранями с наименьшей поверхностной энергией), в которых действуют значительно меньшие силы связи. Вдоль этих плоскостей монокристалл имеет наименьшую прочность. Типичным примером таких монокристаллов могут служить слюда, графит, сульфид молибдена. [1]

Регулярное строение решетки и наличие овалентных связей объясняют большую твердость корунда. В чистом виде корунд бесцветен, но когда его прозрачные кристаллы окрашены примесями, корунд становится драгоценным камнем. [3]

Регулярное строение молекул каучука при наличии двойных связей, повышающих гибкость молекулярных цепей, обусловливает высокую эластичность, выносливость при многократных деформациях и низкую температуру стеклования каучуков. Способность каучуков к кристаллизации, которая также определяется линейностью молекул, обеспечивает возможность получения ненаполненных резин с высокой прочностью и эластичностью. Однако доведение регулярности молекулярного строения каучука до 100 % приводит к быстрой его кристаллизуемое и снижению морозостойкости. [4]

Регулярным строением полимерной цепи называют такую последовательность в пространственном расположении и чередовании химических звеньев, при котором любыми трансляциями ( перемещениями) возможно совместить любые участки цепи. [5]

Нарушение регулярного строения достигается получением совместных полимеров капролактама с другими мономерами. [6]

Полиамиды регулярного строения очень стойки к действию обычных растворителей. Они растворяются только в таких полярных соединениях, как фенол, крезолы, муравьиная кислота. Эти данные находятся в определенном соответствии с диэлектрическими свойствами. [8]

Волокна регулярного строения из фторсодержащих полимеров ( например, из политетрафторэтилена) могут быть использованы при температурах эксплуатации до 280 С. Однако из-за специфических условий формования ( см. разд. [9]

Каучуки регулярного строения имеют, как правило, низкие температуры стеклования. Вместе с тем их способность к кристаллизации осложняет эксплуатацию резин на основе этих каучуков при низких температурах, так как температура максимальной скорости кристаллизации обычно находится значительно выше температуры стеклования ( см. гл. [11]

Полипропилен регулярного строения обладает лучшими физико-механическими свойствами. [13]

Они имеют более регулярное строение и более склонны к кристаллизации. Характеряой особенностью хлоропренового каучука является его способность к вулканизации без серы и вообще без вулканизующих агентов. [15]

Источник

Биология. 10 класс

Конспект урока

Урок 2. «Неорганические соединения клетки. Углеводы и липиды. Регулярные и нерегулярные биополимеры»

3. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;

Урок позволит выявить особенности химического состава организмов, роль неорганических (воды, солей) и органических (углеводов, липидов) веществ в жизни клетки и организма.

Обучающиеся узнают, какие химические элементы входят в состав живых организмов, рассмотрят самое важное минеральное вещество на Земле, структуру молекулы воды и её биологическую роль, выяснят физические и химические свойства воды, благодаря которым возможно существование жизни на Земле.

Также обучающиеся увидят особенности строения органических веществ, узнают, на какие классы делятся углеводы и липиды, их значение для жизнедеятельности клетки и организма в целом.

4. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Биологически значимые элементы, органогены, неорганические вещества, вода, водородная связь, гидрофильные вещества, гидрофобные вещества; органические вещества, регулярные и нерегулярные биополимеры; углеводы, липиды

Биологически значимые элементы – химические элементы, необходимые живым организмам для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

Органогены — химические элементы, входящие в состав всех органических соединений, составляют около 98% массы клетки (углерод, водород, кислород, азот).

Неорганические вещества (неорганические соединения) клетки — простые вещества и соединения, не являющиеся органическими, не имеют характерного для органических веществ углеродного скелета.

Органические вещества – это сложные соединения, основой строения которых являются атомы углерода, составляют отличительный признак живого. Органические соединения многообразны, но четыре группы из них имеют всеобщее биологическое значение: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды.

Водородная связь – вид взаимодействия между молекулами вещества. Молекулы воды удерживаются за счет водородных связей, которые возникли между частично положительным атомом водорода одной молекулы и частично отрицательным атомом кислорода другой молекулы. Водородные связи заметно слабее по сравнению с ковалентными. Однако они намного крепче, чем стандартное молекулярное притяжение частиц, свойственное твёрдым и жидким телам.

Гидрофильные вещества – хорошо растворимые в воде вещества, молекулы которых полярны и легко соединяются с молекулами воды. К ним относятся ионные соединения (содержат заряженные частицы): соли, кислоты, основания и полярные соединения (в молекулах присутствуют заряженные группы): сахара, простые спирты, аминокислоты.

Гидрофобные вещества– нерастворимые в воде вещества, энергия притяжения молекул которых к молекулам воды меньше энергии водородных связей молекул воды. К числу гидрофобных веществ относятся жиры, полисахариды, нуклеиновые кислоты, большинство белков.

Буферность – способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.

Полимер (от греч. «поли» — много) — многозвеньевая цепь, в которой звеном является какое-либо относительно простое вещество — мономер.

Регулярные полимеры – полимеры, в молекуле которых группа мономеров периодически повторяется (полисахариды).

Нерегулярные полимеры – полимеры, в которых нет определенной закономерности в последовательности мономеров (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые полисахариды).

Углеводы – органические соединения, состоящие из атомов углерода, кислорода и водорода. В большинстве углеводов водород и кислород находятся, как правило, в тех же соотношениях, что и в воде (отсюда их название — углеводы).

Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, молекулы которых представляют собой длинные линейные или разветвлённые цепочки моносахаридных остатков, соединённых гликозидной связью. При гидролизе образуют моносахариды или олигосахариды.

Липиды — обширная группа органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов

5. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

6. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

1.Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru

2 Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов www.school-collection.edu.ru

3.Каталог образовательных ресурсов по биологии http://www.mec.tgl.ru/index.php?module=subjects&func=viewpage&pageid=133

7. Теоретический материал для самостоятельного изучения;

В состав живой клетки входят те же химические элементы, которые входят в состав неживой природы. Из 104 элементов периодической системы Д. И. Менделеева в клетках обнаружено 60.

Их делят на три группы:

Молекулярный состав клетки сложный и разнородный. Отдельные соединения — вода и минеральные соли — встречаются также в неживой природе; другие — органические соединения: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др.— характерны только для живых организмов.

Вода составляет около 80 % массы клетки; в молодых быстрорастущих клетках — до 95 %, в старых — 60 %.

Роль воды в клетке велика.

Она является основной средой и растворителем, участвует в большинстве химических реакций, перемещении веществ, терморегуляции, образовании клеточных структур, определяет объем и упругость клетки. Большинство веществ поступает в организм и выводится из него в водном растворе. Биологическая роль воды определяется специфичностью строения: полярностью ее молекул и способностью образовывать водородные связи, за счет которых возникают комплексы из нескольких молекул воды. Если энергия притяжения между молекулами воды меньше, чем между молекулами воды и вещества, оно растворяется в воде. Такие вещества называют гидрофильными (от греч. «гидро» — вода, «филее» — люблю). Это многие минеральные соли, белки, углеводы и др. Если энергия притяжения между молекулами воды больше, чем энергия притяжения между молекулами воды и вещества, такие вещества нерастворимы (или слаборастворимы), их называют гидрофобными (от греч. «фобос» — страх) — жиры, липиды и др.

Органические вещества в комплексе образуют около 20—30% состава клетки.

Углеводы — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Их делят на простые — моносахариды (от греч. «монос» — один) и сложные — полисахариды (от греч. «поли» — много).

Моносахариды (их общая формула С_nН_2nО_n) — бесцветные вещества с приятным сладким вкусом, хорошо растворимы в воде. Они различаются по количеству атомов углерода. Из моносахаридов наиболее распространены гексозы (с 6 атомами С): глюкоза, фруктоза (содержащиеся в фруктах, меде, крови) и галактоза (содержащаяся в молоке). Из пентоз (с 5 атомами С) наиболее распространены рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав нуклеиновых кислот и АТФ.

Полисахариды относятся к полимерам — соединениям, у которых многократно повторяется один и тот же мономер. Мономерами полисахаридов являются моносахариды. Полисахариды растворимы в воде, многие обладают сладким вкусом. Из них наиболее просты дисахариды, состоящие из двух моносахаридов. Например, сахароза состоит из глюкозы и фруктозы; молочный сахар — из глюкозы и галактозы. С увеличением числа мономеров растворимость полисахаридов падает. Из высокомолекулярных полисахаридов наиболее распространены у животных гликоген, у растений — крахмал и клетчатка (целлюлоза). Последняя состоит из 150—200 молекул глюкозы.

Углеводы — основной источник энергии для всех форм клеточной активности (движение, биосинтез, секреция и т. д.). Расщепляясь до простейших продуктов СO₂ и Н₂O, 1 г углевода освобождает 17,6 кДж энергии. Углеводы выполняют строительную функцию у растений (их оболочки состоят из целлюлозы) и роль запасных веществ (у растений — крахмал, у животных — гликоген).

Липиды — это нерастворимые в воде жироподобные вещества и жиры, состоящие из глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Животные жиры содержатся в молоке, мясе, подкожной клетчатке. При комнатной температуре это твердые вещества. У растений жиры находятся в семенах, плодах и других органах. При комнатной температуре это жидкости. С жирами по химической структуре сходны жироподобные вещества. Их много в желтке яиц, клетках мозга и других тканях.

Роль липидов определяется их структурной функцией. Из них состоят клеточные мембраны, которые вследствие своей гидрофобности препятствуют смешению содержимого клетки с окружающей средой. Липиды выполняют энергетическую функцию. Расщепляясь до СO₂ и Н₂O, 1 г жира выделяет 38,9 кДж энергии. Они плохо проводят тепло, накапливаясь в подкожной клетчатке (и других органах и тканях), выполняют защитную функцию и роль запасных веществ.

8. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

Найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали названия химических элементов:

Тип вариантов ответов: Текстовые,Графические, Комбинированные.

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):

Подсказка:при необходимости обратитесь к дополнительным материалам

Заполните пропуски в тексте, выбрав вариант ответа из выпадающего списка.

Выпадающий список 1.

Выпадающий список 2.

Тип вариантов ответов: Текстовые, Графические, Комбинированные.

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):выделены жирным шрифтом

Выпадающий список 1.

Выпадающий список 2.

Подсказка:В большинстве клеток организма рН составляет 7,0 – 7,4.

Источник

Регулярные и нерегулярные полимеры.

Если в цепи полимера наблюдается монотонное чередование звеньев, т.е. соблюдается совершенный, дальний порядок звеньев по цепи, то полимер построен регулярно. Нарушение этого порядка ведет к нерегулярности строения цепи полимера. Нерегулярность цепи может обуславливаться разными причинами. Во-первых, нерегулярность цепи может определяться способом последовательного присоединения друг к другу одних и тех же мономерных звеньев. Так, при реакции полимеризации звенья могут соединяться двумя различными способами:

В первом случае присоединение называется “голова к хвосту”, во втором – “голова к голове”.

Во-вторых, нерегулярность цепи может обусловливаться разной степенью разветвленности, так как места присоединения боковой цепи, число ответвлений и их длина могут быть различными. Разветвленные полимеры построены очень нерегулярно.

В-третьих, нерегулярность цепи может быть следствием беспорядочного чередования мономерных звеньев различного химического строения. Этот вид нерегулярности в большинстве случаев наблюдается у сополимеров, так как при совместной полимеризации остатки мономеров могут соединяться хаотично.

Большое значение имеет стереорегулярность полимеров. Стереорегулярными называются полимеры, у которых все звено и все заместители расположены в пространстве в каком-либо определенном порядке. Если такой порядок в пространственном расположении отсутствует, то полимер стереорегулярен. У стереорегулярных полимеров возможна конфигурационная изомерия, к которой относятся цис-транс- и L-D-изомерия.

Цис-транс-изомерия характерна для полимеров, содержащих в главной цепи двойные связи. В цис-изомерах звенья распологаются относительно плоскости каждой двойной связи по одну и ту же сторону, в транс-изомерах-по разные:

Цис-изомер (натуральный каучук)

Оба соединения являются стереорегулярными. Полимер, в цепи которого остатки диена соединены беспорядочно в цис-и транс-положениях, стереорегулярен.

Вторым типом конфигурационной изомерии является L-D-изомерия, обусловленная наличием асимметрического атома углерода в цепи полимера:

Асимметрия углеродного атома обусловлена наличием двух различных заместителей А и В и различиями в длинах и пространственной конфигурации обеих молекулярных цепей, связанных с этим атомом (R¹R¢). Полимеры, у которых все соседние асимметрические углеродные атомы по крайней мере на протяжении одной макромолекулярной цепи обладают одинаковой пространственной конфигурацией, называются изотактическими полимерами. Полимер, макромолекулы которых простроены из звеньев с противоположной пространственной конфигурацией каждого следующего асимметрического углеродного атома в цепи, называются синдиотактическими полимерами.

Для синдиотактического строения такое совмещение заместителей возможно не для соседних звеньев, а только для звеньев, между которыми в цепи находится одно звено противоположной пространственной конфигурации:

Полимеры, у которых группы расположены в пространстве нерегулярно, называются атактическими.

Рис.3. Изотактические (а), синдиотактические (б), атактические (в) полиолефины

Источник

СТЕРЕОРЕГУЛЯРНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

высокомол. соед., макромолекулы к-рых состоят из определенным способом соединенных между собой звеньев с одинаковым или разным, но закономерно периодически повторяющимся расположением атомов в пространстве. Конфигурация звена макромолекулы определяется пространств. расположением заместителей вокруг центров стереоизомерии-тетраэдрич. атома С, двойной связи или цикла. При одинаковой конфигурации звеньев макромолекула может иметь множество конформаций (см. Макромолекула, Конформационный анализ). При описании конформаций указывают величину двугранного угла q между старшими заместителями при связи СЧС либо словесно обозначают расположение старших заместителей в ф-ле Ньюмена ( транс-Т, гош-G; см. Номенклатура стереохимическая).

Упорядоченное расположение эквивалентных центров стереоизомерии в осн. цепи, т. е. ее стерич. упорядоченность, наз. тактичностью. В каждом звене макромолекулы м. б. один или неск. центров стереоизомерии. Если имеется упорядоченность по отношению к одной или двум группам центров, молекула наз. соотв. моно- и дитактической. Полимер, в к-ром отсутствует к.-л. упорядоченность пространств. расположения всех центров стереоизомерии в главной цепи, наз. атактическим. Полимер, в к-ром каждое звено содержит один центр стереоизомерии и конфигурации этих центров одинаковы, наз. изотактическим. Полимер, в к-ром каждое мономерное звено содержит один центр стереоизомерии, но соседние центры имеют противоположные конфигурации, наз. синдиотактическим. В нек-рых случаях разл. типы стереорегулярности могут многократно реализовываться в пределах одной макроцепи. Последовательность звеньев с одинаковой конфигурацией наз. блоком, а полимер рассматриваемого строения-сте-реоблочным. Реальный полимер не бывает полностью изо- или синдиотактическим. Относит. расположение соседних пар (диад) или троек (триад) центров стереоизомерии, т. е. локальную стереоупорадоченность, наз. микротактичностью.

Свойства С. п. Наиб. существенное отличие С. п. от атак-тических заключается в способности первых образовывать трехмерные кристаллы (см. Кристаллическое состояние полимеров). Однако полностью кристаллич. синтетич. полимеры еще не получены. Содержание кристаллич. фазы в полимерах определяет их физ. и мех. св-ва. Кристаллизующиеся С. п. по сравнению с аналогичными некристаллич. полимерами имеют более высокие т-ры плавления (размягчения), более низкую р-римость и намного более высокие показатели деформац.-прочностных св-в. Обычно чем выше степень изотактичности (т. е. доля изотактич. звеньев) полимера, тем выше и степень его кристалличности (табл. 1).

Для получения высококристаллич. полимеров необходимо, чтобы линейные макромолекулы имели не только высокую степень микротактичности (изо- или синдио-), но и регулярную структуру цепи на больших участках. К образованию стабильных кристаллов способны регулярные отрезки цепи, включающие 20-30 мономерных звеньев. При нерегулярном построении цепи кристаллизация оказывается возможной, если заместители при углеродных атомах не слишком различаются по размерам (как, напр., в поливиниловом спирте).

Стереорегулярность является необходимым, но не достаточным условием для кристаллизации полимеров. Нек-рые макромолекулы, даже обладая абс. геом. регулярностью, не способны кристаллизоваться. Это обусловлено тем, что мономерные звенья в них без разрыва цепи не могут занимать положения, необходимые для образования кристаллич. решетки. Для данной структуры полимера элементарная ячейка строго фиксирована и не зависит от размеров макромолекулы. Параметры кристаллич. решеток (см. Кристаллы),характеризующие наиб. устойчивые формы кристаллов нек-рых С. п., приведены в табл. 2. Упаковка полимерных цепей в кристаллической решетке осуществляется с макс. заполнением пространства таким образом, что между атомами различных цепей достигается миним. расстояние.

Большинство С. п. имеют изотактич. структуру, и только полипропилен, полибутадиен, полимеры нек-рых полярных мономеров (напр., винилхлорида), полученные методом радикальной полимеризации при низких т-рах, наряду с изо-тактической имеют и синдиотактич. структуру.

Поли-a-олефины, содержащие более 4 атомов в боковой цепи, не способны кристаллизоваться (вероятно, из-за стерич. затруднений). Однако если такие заместители плотно упакованы по всей длине цепи, они склонны образовывать (между длинными осн. цепями) небольшие кристаллиты друг с другом и с заместителями соседних макромолекул. Возможность кристаллизации больших боковых цепей приводит к тому, что с ростом длины заместителя в мономерном звене т-ры плавления поли-a-олефинов уменьшаются от макс. значения для изотактич. полипропилена (ок. 170°С) до Ч 55 °С для полигексена, а затем возрастают почти до 100 °С для высших поли-a-олефинов.

Поскольку часто С. п; обладают лучшим комплексом физ.-мех. св-в, чем соответствующие атактич. полимеры, в пром-сти выпускают ряд С. п., напр. изотактич. полипропилен, синдиотактич. поливинилхлорид, стереорегулярный бутадиеновый каучук.

Методы установления стереорегулярности полимера. Регулярность в структуре звеньев не м. б. изменена никакими физ. воздействиями. В то же время конформац. регулярность полимера определяет его физ. состояние. Непосредств. информацию о характеристиках структурной и конформац. регулярности кристаллич. полиолефинов (изо- или синдио-тактичность, параметры спирали) получают методом рент-геноструктурного анализа.

Регулярное строение цепи облегчает кристаллизацию полимера. Поэтому количеств. данные о кристалличности в нек-рых случаях м. б. использованы для оценки стерео-регулярности полимера. Однако кристалличность зависит от предыстории образца, т-ры съемки рентгеновского спектра, степени ориентации и нек-рых др. факторов. Поэтому величины степени кристалличности непосредственно не характеризуют структурную регулярность полимера, а только коррелируют с ней.

Весьма чувствительны к структурным и конформац. характеристикам макромолекул резонансные (ЯМР), ИК спектральные и релаксац. методы. Названные методы исследования С. п. дополняют друг друга, и для повышения надежности результатов целесообразно их совместное использование.

Источник