1. Giriş ymb kimyasının tarixi (nəzəriyyələr) haqqında məlumat ymb kimyasının mühüm anlayışları

YMB kimyasının tarixi haqqında məlumat

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-da 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.


1.3. YMB kimyasının mühüm anlayışları
Yüksəkmolekullu birləşmələrin molekulları kiçik molekullu maddələrin molekullarına nisbətən böyük ölçülərə malikdirlər. Ona görə də polimerlərin molekullarına makromolekullar deyilir. Polimer makromolekullarının tərkibi dəfələrlə təkrar olunan atom qruplardan ibarət olur. Belə qruplar elementar zvenolar (manqalar) adlanır. Məsələn, təbii kauçuk makromolekulunun.
... CH2 C CH CH2 CH2 C CH CH2 CH2 C CH CH2 ...
CH3
CH3
CH3
CH2 C CH CH2
Elementar zvenosi makromolekul zəncirinin təkrar olunan hissəsidir.
CH3
Ümumi halda elementar zvenonu A ilə işarə etsək polimer makro- molekulunu

... –A–A–A–A–A–A–A–...

şəklində göstərmək olar. Makromolekulu, həmçinin, elementar zvenonu yazıb indeksdə oların sayını göstərməklə də ifadə edirlər.
CH3
Məs. təbii kauçuku CH2 C

CH CH2 n yaxud [C5H8]n

Polietileni [–CH2–CH2–]n yaxud [C2H4]n şəklində yazmaq olar.

Makromolekulda elementar zvenavorların sayını göstərən “n”, polimerləşmə dərəcəsini (R) ifadə edir. Polimerləşmə dərəcəsi polimerin molekul kütləsini xarakterizə edir və aşağıdakı sadə asılılıqla müəyyən olunur.

R= M , burada M və m uygun olaraq, polimerin və elementar zvenonun molekul kütlələridir.
m
Yüksək molekullu birləşmələr üçün mühüm göstəricilərdən biri olan molekul kütləsi anlayışı kiçik molekul kütləli birləşmələr üçün müvcud olan molekul kütləsi anlayışından müəyyən qədər fərqlidir.
Klassik kimyada molekul kütləsi birləşmənin fərdliyini müəyyən edən göstəricidir və onun dəyişməsilə birləşmənin fiziki-kimyəvi xassələri dəyişir. Yüksək molekulu birləşmələr üçün orta molekul kütləsi (M) anlayışından istifadə edilir və onun çox da böyük olmayan həddə (adətən bir neçə min) dəyişməsi polimerin xassələrində nəzərə çarpacaq dəyişikliklərə səbəb olmur.
Orta molekul kütləsi anlayışı polimerlərin alınma reyaksiyalarının xarakteri ilə əlaqədar olaraq müxtəlif uzunluqda, müxtəlif molekul kütləli makromolekulların əmələ gəlməsi ilə əlaqədardır. Eyni polimerin molekul kütlələrinə görə fərqlənən belə makromolekullarına polimerhomoloqlar deyilir.
Fiziki xassələrinə görə bir-birindən ayrıla bilən nisbətən aşağı molekul kütləli Polimerhomoloqların bir-birindən ayrılması imkanı hələlik məlum deyildir və alınan polimer onların qarışığından ibarət olur. Deməli, təcrübədə təyin edilən molekul kütləsi polimerhomoloqların molekul kütlələrinin orta statistik qiymətidir.
polimerhomoloqlardan ibarət maddələrə oliqomerlər deyilir. Molekul kütləsi 500-5000 həddində olan oliqomerlər yüksək molekullu birləşmələrin əsas xassələrini göstərməsələr də onları kiçik molekullu birləşmələrə aid etmək olmaz.
Polimer makromolekulunun tərkibi və zəncirinin quruluşu ilə əlaqədar olan bəzi anlayışlarla tanış olaq:
Makromolekulun elementar zvenoları kimyəvi tərkibcə eyni, yaxud müxtəlif ola bilər. Əgər makromolekula eyni tərkibli elementar zvenolardan düzəlmişsə belə polimerlərə homopolimerlər deyilir.
Məsələn, polietilen (–CH2–CH2–)n, polistirol, polivinilxlorid (–CH2–CHCl–)n, və s. homopolimerlərdir.

Makromolekulaya kimyəvi tərkibinə görə fərqlənən ən azı iki tip müxtəlif zvenolar daxil olarsa, belə polimerlər birgə polimerlər və ya sopolimerlər adlanır.

Ümümi şəkildə sopolimerin tərkibini aşağdakı kimi ifadə etmək olar.

...–A–A–B–A–B–B–B–A–... yaxud ...–A–B–B–B–C–C–A–A–...

Zülallar, nuklein turşuları kimi təbii polimerlər və bir sıra sintetik polimerlər (butadien-stirol kauçuku, etilen-propilen elastomeri və s.) birgə polimerlərdir.

Müxtəlif elementar zvenolar birgə polimer zəncirində xaotik şəkildə, yaxud nizamla yerləşə bilərlər.
Zvenoların düzgün növbələndiyi birgə polimerlər müntəzəm, xaotik yerləşdiyi birgə polimerlər isə qeyri-müntəzəm və ya statistik birgə polimerlər adlanırlar. Əksər birgə polimerlər qeyri-
müntəzəmdirlər.

Müntəzəm birgə polimerlərə, stirolun malein anhidridi ilə birgə polimerini misal göstərmək olar.

Bir çox hallarda müxtəlif tip elementar zvenolar birgə polimer zəncirində bloklar şəklində yerləşir. Bu cür polimerlərə blok birgə polimerlər deyilir:

... –A–A–A–A– –A–A–A–B–B–B–B–...

Bəzən bir tip elementar zvenodan düzəlmiş əsas zəncirə, başqa tip elementar zvenolardan ibarət bloklar şaxələr şəklində birləşir. Belə polimerlər calaq olunmuş birgə polimerlər adlanır.

...
A A A A A A A
...

B C
B C

B C

Makromolekulun eynilik dövrü, həndəsi formaları, habelə zəncirin fəza quruluşu haqqında olan anlayışları da qeyd etmək lazımdır.

Polimerin kristallaşma qabiliyyəti ilə əlaqədar olan eynilik dövrü zəncirin quruluşca eyni olan hissələri arasındakı məsafəyə deyilir və nanometrlərlə ölçülür. Məs., təbii kauçukun bütün makromolekulları quruluşca eyni deyildir.
Kristal kauçukda (sis-izomer) zəncirin quruluşca eyni olan hissələrinə iki elementar zveno, qutta- perçada (trans izomer) isə bir elementar zveno daxil olur:
H3C
H2C

H3C
H

C C

CH2

H

C C
H2C
C C
H3C
H3C
CH2
H

CH2
H3C

H2C H3C
C C
C C

H
CH2 H

H2C
C C

H3C

CH2
H

...
H2C
CH2 C C H2C
H2C
CH2
...
0,816 nm sis-izomer

...

H3C
H2C

CH2
C C

H

H3C
H2C

CH2
C C

H
H3C

H2C
CH2
C C

H
...

0,48 nm 0,48 nm
trans-izomer
Sellüloza makromolekulunda da B-D-andhidroqlükozanın piranoz tsikli biri- birinə nisbətən 1800
dönmüşdür və buna görə də zəncirin eyni quruluşlu hissələrinə iki elementar zveno daxil olur:

CH2OH
CH2OH

CH2OH
CH2OH
CH2OH
O O O O O
OH OH OH
OH OH
Polimerlərin biri çox fiziki- mexaniki xassələrini müəyyən edən amillərdən biri makromolekul zəncirinin həndəsi quruluş formasıdır.

Xətti polimerlərin makromolekulları yüksək asimetriyaya malik olan uzun zəncirlərdən ibarətdir.

Belə zəncirlərin eninə ölçüləri, monomer molekulunun eninə ölçüsünə bərabər olub uzunluğu bu ölçülərdən biri neçə min dəfə çox olur. Xətti polimerlərə misal olaraq təbii kauçuk, sellüloza, polietilen, polistirol vəs. göstərmək olar.
Makromolekul zəncirində şaxələrin, budaqların olduğu polimerlər şaxəli polimerlər adlanır.
Calaq olunmuş birgə polimerlər belə polimerdəndir.

Tor şəkilli polimerlərdən xətti makromolekullar kimyəvi rabitələrlə eninə istiqamətdə tikilmişlər.

Tor şəkilli polimerlərin müxtəlif növləri (pilləkanvari (c), parketvari(ç), üçölçülü (d) vardır (c, ç, d).

Təbii yun, almaz, qrafit, qliftal qətranları, fenol-formaldehid qətranları (rezit) torşəkilli polimerlər sırasına daxildir.

Makromolekul zəncirinin quruluş müxtəlifliyi α-əvəz olunmuş olefinlərin polimerlərində əvəzedicilərin əsas müstəvisinə nisbətən müxtəlif vəziyyətlərdə yerləşməsilə də müəyyən oluna bilər. Stereo-müntəzəm və ya fəza-müntəzəm quruluşlu polimerlər adlanan bu tip polimerlər 1953-1954-cü illərdə C.Natta və K.Siqler tərəfindən sintez olunmuşdur. α,β-birləşmə qaydası üzrə əmələ gələn bu polimerlərin iki növü vardır: izotaktik və sindiotaktik.
Elementar zvenolardakı əvəzedicilərin makromolekul müstəvisinin yalnız bir tərəfində yerləşdiyi polimerlər iziotaktik polimerlər adlanır.(izos-eyni, taksis-qayda ilə yerləşmək deməkdir).
İzotaktik polimerin quruluşu aşağıdakı kimidir:
H H H
H H H H
H H H H H H H H H

C
...

C C C
C C C H H H
C C C
C C C H H H
C C
C
H H ...
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3 CH3

Əvəzedicilərin zəncir müstəvisinin hər iki tərəfində düzgün növbələndiyi polimerlərə sindiotaktik polimerlər deyilir. Sindiotaktik polimerlərə misal olaraq poli-1,2-butadieni göstərmək olar:

CH2 CH CH
CH
CH2 CH CH2
CH2
CH2 CH CH
CH2 CH2
CH CH2 CH