Макромолекула - енциклопедія - фонд знань «Ломоносов»
Макромолекула - молекула полімеру, що має ланцюгове будова. Хімічна структура макромолекули може бути описана як багаторазове повторення складових ланок (атомних груп), з'єднаних між собою ковалентними зв'язками в лінійні послідовності (скелетна або основна ланцюг). Макромолекули можуть мати лінійну або розгалужене будова. В останньому випадку розрізняють основну і бічні ланцюга.
Основні характеристики макромолекули - це її хімічну будову, довжина (ступінь полімеризації, тобто кількість складових мономерних ланок, що входять до складу макромолекули) і молекулярна маса, що дорівнює добутку ступеня полімеризації і молекулярної маси мономерного ланки.
Хімічна будова мономерних ланок і спосіб їх з'єднання характеризують первинну структуру макромолекули, для опису якої використовують поняття «конфігурація» (взаємне розташування мономерних ланок, яке задається в процесі синтезу і не може бути змінено без розриву зв'язків основного ланцюга). Конфігурація ланки макромолекули визначається просторовим розташуванням бічних заступників навколо центрів стереоизомерии, наприклад, тетраедричного атома С (ізо- і сіндіотактіческіе ізомери) або подвійного зв'язку (цис- і транс-ізомери). Макромолекули одного і того ж хімічного складу можуть бути побудовані з різних стереоізомерів мономерного ланки. Полімери, макромолекули яких складаються з однакових стереоізомерів, називаються стереорегулярними. У нестереорегулярний полімери мономерні ланки різної конфігурації з'єднані в макромолекулі статистично.
Залежно від конфигурационной ізомерії властивості полімерів з однієї і тієї ж хімічної структурою можуть бути абсолютно різні. Так, наприклад, 1,4-цис-поліізопрен (натуральний каучук) м'який і еластичний, тоді як інший конфігураційний ізомер 1,4-транс-поліізопрен (гутаперча) являє собою твердий кристалічний матеріал. Температура склування (розм'якшення) ізотактичного полиметилметакрилата становить 40 ° С, а сіндіотактіческого - 160 ° С. Конфігураційна ізомерія також зумовлює здатність полімеру кристалізуватися, проявляти той чи інший комплекс конструкційних і функціональних властивостей, а. значить, і області застосування даного матеріалу.
В рамках даної конфігурації макромолекула здатні в широких межах змінювати свою конформацію (взаємне розташування атомних груп) без розриву зв'язків основного ланцюга. Це досягається за рахунок обмеженого обертання ланок навколо ковалентних зв'язків в результаті теплового руху. Ступінь свободи цьогообертання залежить від хімічної природи зв'язку з цим і визначає гнучкість макромолекули. Залежно від цього фактора полімери ділять на гібко- і жорстколанцюгових.
Зазвичай гібкоцепних полімерів набувають найбільш ймовірну конформацію макромолекулярної клубка, форма і розміри якого можуть бути описані ефективної сферою. Макромолекулярний клубок являє собою досить «розріджений» освіту - власне обсяг полімеру по відношенню до обсягу ефективної сфери не перевищує 1 ¸ 3%. Поряд з цим, макромолекули гібкоцепних полімерів можуть брати впорядковані глобулярні, спіральні і складчасті конформації, які стабілізовані міжмолекулярними взаємодіями, наприклад, водневими зв'язками.
Для жорстколанцюгових полімерів найбільш краща стержнеобразная конформація. Відзначимо, що для гібкоцепних полімерів така конформація виникає в результаті одноосной витяжки (орієнтації).