Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

ХIII БОБ. ЮҚОРИ МОЛЕКУЛЯР БИРИКМАЛАРНИНГ КИМЁВИЙ ТЕХНОЛОГИЯСИ.
13.1 Юқори молекуляр бирикмалар.

Юқори молекуляр бирикмалар (КМБ) деб молекулалари бир неча минглаб атомлардан ташкил топган катта молекуляр массаси бирикмаларга айтилади. Бундай гигант молекулалар макромолекула дейилади. Тирик табиатда пахта, жун, ипак, ёғоч, чарм, каучук каби кўплаб юқори молекуляр бирикмалар учрайди. Кишилар қадим замонлардан бири табиий КМБ дан кийим-кечаклар, оёқ кийимлари, уйлар, меҳнат қуроллари тайёрлашда фойдаланиб келганлар. Аммо КМБ ишлаб чиқаришнинг қимматлиги, ассортименти, механик хоссалари, ресурслари, уларга бўлган саноатнинг ҳамда кишиларнинг хўжалик фаолияти талабларини қондира олмади. XIX асрнинг охирларида саноатда табиий КМБ ни кимёвий модификациялаб ишлаб чиқариш ўзлаштирилди. Тахминан 80 йиллар илгари биринчи синтетик КМБ ишлаб чиқарувчи корхоналар пайдо бўлди. Ҳозирги вақтда синтетик юқори молекуляр бирикмалар (СКМБ) пластмасса, каучук, тола, плёнка, лак ва бошқалар шу қадар муҳим аҳамиятга эга бўлиб қолдики, уларсиз хўжаликнинг бирор тармоғи ҳам ривожлана олмайди. Дунёда КМБ рангли металларга нисбатан миқдор жиҳатдан ҳам, сифат жиҳатдан ҳам кўп ишлаб чиқарилмоқда ва ўсиш суръати давом этмоқда. КМБ ишлаб чиқаришнинг бундай тез суръатларда ўсишига сабаб, унда кўпгина: эластиклик, қаттиқлик, мустаҳкамлик, тиниқлик ёки тиниқмаслик, енгиллик кимёвий мустаҳкамлик, иссиқликка чидамлилик ва бошқа ажойиб хоссаларнинг мужассам эканлигидадир. Уларнинг айримлари кўпгина хоссалари билан табиий материаллардан устун туради. КМБ ни ишлаб чиқариш жараёни ва улар асосида буюмлар тайёрлашни механизациялаш ва автоматлаштириш осон. Шунинг учун ҳам улар автомобилсозлик, самолётсозлик, пароходсозликда, электротехника, радиоэлектроника, космонавтикада кимёвий, енгил, озиқ-овқат, тиббиёт ва саноатнинг бошқа кўпгина тармоқларида турли буюмларини тайёрлашда кенг кўламда ишлатилмоқда.

Юқори молекуляр бирикмаларнинг хоссалари, синфларга бўлиниши ва олиниш усуллари. КМБ ни полимерлар ҳам дейилади. Полимерлар деб молекулаларнинг кимёвий таркиби ва тузилиши бир хил бўлган кўп марта такрорланадиган звенолардан тузилган юқори молекуляр бирикмаларга айтилади. Одатдаги органик бирикмаларда молекулага бирор звенонинг ёки группанинг киритилиши ёки чиқарилиши уларнинг физик кимёвий хоссаларини кескин ўзгартириб юборади. Масалан: нормал углеводларнинг қайнаш температурасини ўзгаришини олайлик: С₄ Н₁₀ -135⁰С, С₆ Н₄ -99⁰С, С₈ Н₁₈ -57⁰С, С₁₀ Н₂₂ -30⁰С. Аммо моль массаси ортиб борган сайин уларда бу фарқ камайиб боради. Масалан, С₆₂ Н₁₂₆ +101⁰С, да қайнаса С₆₄ Н₁₃₉ -102⁰С да қайнайди. Полимерларнинг молкуляр массаси мономерларга нисбатан шу қадар каттаки молекулада битта ёки бир нечта атомлар группасининг кириши ёки чиқиши амалда хосаларнинг ўзгаришига олиб келмайди. Полимер макромолекуласида бир хил атомлар группаси –звенолар кўп марта такрорланади. Макромолекуладаги звенолар (қисмлар) сони полимерланиш даражаси дейилади ва у “n” билан белгиланади. Масалан, этиленнинг полимерланишида такрорланувчи звено бу –СН₂ СН₂ винилхлориднинг полимерланишида СН₂ – СНСI бутадиенда СН₂- СН= СН- СН₂ ва ҳоказо. Полимернинг молкуляр массаси М, элементар звено моль массасининг, полимерланиш даражасига n, кўпайтмасига тенг: М=m*n
Полимерлар одатдаги бирикмалардан фарқл қилиб ҳар хил молекуляр массага эга бўлган молекулалардан ташкил топган (108-расм). Шунинг учун уларнинг фақат ўртача молекуляр массасини ҳамда ўртача полимерланиш даражасини аниқлаш мумкин.
Полимерлар учун кўпгина умумий хоссалар хосдир. Хоссалар молекуляр массаларнинг катталиги, физикавий ҳолати, фазовий тузилиши, макромолекуланинг жойлашуви кабилар билан аниқланади. Полимерлар кўпинча қийин эрийди. Молекуляр массасининг ортиши билан эрувчанлиги камайиб боради. Уларнинг эритмалари ҳатто паст концентрацияда ҳам ёпишқоқ бўлади. Улар учувчан эмас, аниқ суюқланиш температураси йўқ, қиздирилганда секинлик билан юмшаб қовушқоқ оқувчан ҳолатга ўтади. Уларнинг кўпчилиги қиздирилганда юмшамай парчаланади. Механик хоссалари ҳам юмшаш температурасига ўхшаш, уларнинг молекуляр массаларига боғлиқ. (109-расм). Қанчалик молкуляр массаси ва макромолекуласи узунлиги катта бўлса молекулалари орасида ўзаро таъсир кучлари ҳам шунчалик катта бўлади, шунинг ҳисобига узилишга чидамлилиги ҳам ортади.
Полимер макромолекулаларининг бир-бирига нисбатан фазовий жойлашиш тартибига қараб тартибли тузилиши кристали ҳолатда ёки тартибсиз (хаотик) тузилишли аморф ҳолатда бўлиши мумкин. Кристаллик ҳолатли тузилиш ўсиб борган сайин полимернинг мустаҳкамлиги ва қаттиқлиги ортиб боради. Аморф тузилмали қисмлар эса пластиклик хоссаси намоён қилади. Масалан, политетрофторэтилен (тефлон) 80-85% и кристалик фазадан ва 15-20 % аморф қисмдан иборат, бу фазалар бир-бирига ўтмайдилар. Шу сабабли, полимер катта температура оралиғида -269⁰С дан то парчаланиш температурасигача ўз эластиклигини йўқотмайди. Қаттиқлигини эса полимер суюқлана бошланганча йўқотмайди. Кристаллилик даражаси полимер маркомолекуласида ўринбосарларнинг фазовий жойлашиш тартибига боғлиқ.
Стереорегуляр полимерлар акактик полимерга нисбатан юмшаш температураси ва механик мустаҳкамлиги анча юқори бўлади. Кристаллилик даражаси юқори бўлмаган полимерлар температурага қараб шишасимон, эластиклиги юқори ва ёпишқоқ оқувчан бўладилар. Улар қиздирилганда механик хоссаларининг ўзгариши билан бир ҳолатдан бошқа ҳолатга ўтадилар (110-расм).
Бир ҳолатдан бошқа ҳолатга ўтиш чегараси полимернинг тузилиши ва макромолекуласининг катталиги билан белгиланади.