В каких органических веществах содержится азот

Азот является одним из химических элементов, относящихся к органогенам. Из них состоят различные ткани. Человеческий организм включает около 2,5% азота. Вещество входит в состав аминокислот, белков и пептидов, медиаторов, гемоглобина, а также нейромедиаторов. Продукты, содержащие азот, должны обязательно присутствовать в ежедневном рационе.

Потребность организма в азоте

Примечательно, что чистый элемент не отличается важной биологической ролью. Положительное воздействие обусловлено соединениями вещества:

аминокислоты – образование белков и пептидов;
нуклеотиды – формирование РНК и ДНК;
гемоглобин – участие в транспорте кислорода.

Отдельные гормоны являются производными аминокислот. Органические соединения также содержат элемент. К ним относят:

адреналин;
инсулин;
тироксин;
глюкагон.

Некоторые нейромедиаторы, обеспечивающие связь нервных клеток, содержат атом азота. Источники вещества (нитроглицерин) способны воздействовать на мускулатуру сосудов крови, что обеспечивает их расширение и расслабление. Эффект приводит к понижению артериального давления.

В каких органических веществах содержится азот

Свойства вещества обусловлены строением его молекулы

Причины и симптомы нехватки

Азот доступен для микроорганизмов, так как составляет до 80% атмосферы планеты. Однако организм человека не усваивает вещество в элементарной форме. Его поступление происходит в составе пептидов, белков, а также органических соединений (аминокислот). Они имеют животное и растительное происхождение. Элемент также присутствует в нуклеотидах и пуринах.

Дефицит вещества не считается возможным. Это связано с отсутствием необходимости наличия азота в элементарной форме. Довольно часто наблюдают нехватку содержащих вещество соединений. К ним обычно относят белки.

Дефицитные состояния обусловлены следующими причинами:

несбалансированное питание, которое не обеспечивает достаточного поступления нутриентов;
нарушение переваривания веществ органами желудочно-кишечного тракта;
патологические изменения всасывания некоторых аминокислот кишечником;
цирроз или дистрофия печени;
обменные нарушения наследственного характера;
усиленное расщепление некоторых белков.

Внимание! К причинам нехватки также относят нарушения регуляции обмена элемента.

Среди последствий дефицита вещества называют:

расстройства, включающие изменения обмена аминокислот, белков, азотсодержащих соединений;
отеки;
иммунодефициты;
задержку как умственного, так и физического развития;
психоэмоциональные нарушения, например, апатию.

Избыток элемента не встречается в чистом виде. Опасность представляет повышенное поступление в организм соединений токсических веществ. К ним относят нитриты и нитраты. В этом случае многократно возрастает нагрузка на почки и печень. Появляются признаки отравления.

Потребность в азоте и белках увеличивается в следующих случаях:

затяжные стрессы;
травмы и заболевания;
реабилитационный период после хирургических вмешательств;
лактация и беременность;
интенсивные нагрузки.

Внимание! Суточная потребность составляет 10-20 г. Это количество соответствует приблизительно 50-100 г белка. Нежелательно потребление нутриентов, превышающих 1,5 г на 1 кг веса.

В каких продуктах находится азот

Вещество необходимо для обеспечения основных процессов жизнедеятельности. Мужской организм содержит около 1,8 кг азота, а женский – до 1,3 кг. Разница обусловлена более развитыми мышцами у представителей сильного пола.

Известно, что атмосферный азот относится к биологически неактивному веществу. Оно поступает в легкие вместе с вдыхаемым воздухом. Потребность включает также присутствие незаменимых аминокислот, которые содержат указанный элемент. Для синтеза различных тканей необходимо достаточное поступление органических соединений.

Животные продукты считают наиболее полноценными источниками белка и азота. Значительное количество необходимых веществ присутствует в злаковых и бобовых культурах, семечках и орехах.

В каких продуктах содержится больше всего азота

Элемент необходим для полноценного развития и функционирования организма. Список продуктов, в которых содержится азот и белок, включает следующие наименования:

мясо (говядина, свинина);
яйца;
кисломолочные продукты (творог, сыр);
рыба;
крупы;
бобовые культуры;
хлеб;
фрукты;
орехи;
картофель.

Важно включать в рацион как животные, так и растительные источники. Меню должно быть максимально сбалансированным.

Таблица отражает сведения о содержании азота в продуктах питания:

Продукт	Содержание азота, мг	Продукт	Содержание азота, г
Картофель	6	Томат	3,2
Перец	5,3	Баклажан	4,1
Огурец	2,6	Кабачок	5,2
Тыква	4,5	Дыня	3
Арбуз	2,5	Смородина	7,8-10,4
Крыжовник	5,6	Малина	10,2
Земляника	14	Яблоко	1,2

Таблица включает продукты, богатые белком (азотом):

Продукт	Содержание белка (в 100 г)
Мясо	11-20 г
Яйца	13 г
Колбасные изделия	14 г
Рыба	23 г
Кисломолочная продукция	2,6-31 г
Крупы	13 г
Бобовые	23 г

Важно! Азот содержится в продуктах не только животного происхождения.

Можно ли сочетать белковые и углеводные продукты

В процессе эволюции человеческий организм приспособился к употреблению пищи, имеющей смешанный характер. Полноценное усвоение белка обеспечивает необходимое соотношение аминокислот. Именно поэтому важно включать в рацион животные и растительные источники.

Советы и рекомендации

Содержание азота в продуктах варьируется. Элемент также присутствует в пуриновых основаниях и экстрактивных веществах. Они способствуют возбуждению желудочных желез для лучшего усвоения жиров и белков.

Указанные вещества обладают отрицательным воздействием, которое отражается на работе нервной системы. Это может осложнять течение заболеваний:

почек;
желудочно-кишечного тракта;
органов кровообращения.

При соблюдении диетического питания рекомендуют исключить блюда на рыбных или мясных бульонах, а также тушеные или жареные продукты. Пуриновые основания приводят к нарушению обменных процессов. Задержку мочевой кислоты и отложение солей в тканях считают основной причиной возникновения подагры.

Однако пуриновые основания также являются необходимым компонентом в питании. Оптимальная концентрация поддерживается благодаря употреблению отварного мяса.

Заключение

Продукты, содержащие азот, необходимы для адекватного функционирования всех систем. Химический элемент включен в состав различных органических соединений. Повышение концентрации вещества отмечают при отравлении нитратами.

Была ли Вам данная статья полезной?

Источник

Изучив материал данной главы, вы будете: знать

• общие формулы аминов и нитросоединений;
• типичные свойства предельных и ароматических аминов;
• номенклатуру аминов;
• применение аминов;
• основные свойства аминов; уметь
• объяснять взаимосвязь между строением и свойствами аминов;
• сравнивать свойства ароматических и предельных аминов.

Общая характеристика

Еще один химический элемент, часто входящий в состав органических соединений и имеющий важнейшее значение для живых организмов, — это азот. Соединения, содержащие азот, отличаются большим разнообразием, чем кислородсодержащие. Это связано с тем, что валентность азота выше, и при этом для него характерны три гибридных состояния (подобно атому углерода):

В каких органических веществах содержится азот

Есть также классы органических соединений, в которых атомы азота соединены между собой. Интересный пример — диметилгидразин, применяемый в качестве топлива космических ракет:

В каких органических веществах содержится азот

Важное отличие азота от кислорода заключается в том, что азот может входить в состав органических соединений как в восстановленном, так и в окисленном состоянии. Электроотрицательность азота (% = 3,0) выше, чем углерода (х = 2,5), и ниже, чем кислорода (X = 3,5). В приведенных выше соединениях азот связан с углеродом и водородом и его степень окисления -3. В соединениях, содержащих нитрогруппу —N02, азот связан с кислородом и углеродом и находится в степени окисления +3.

Найдите в представленном материале примеры органических соединений, содержащих окисленный и восстановленный азот.

Пример 10.1

Относится ли нитроглицерин (см. параграф 92) к азотсодержащим органическим веществам?

В составе нитроглицерина имеется азот, но он не связан с атомом углерода. Нитроглицерин относится к классу кислородсодержащих веществ — эфиров.

Восстановленный азот придает органическим соединениям те же свойства, что и кислород: полярность, кислотность и основность, способность образовывать водородные связи. Однако полярность азотсодержащих соединений меньше, а водородные связи слабее, чем кислородсодержащих. Поэтому по некоторым физическим свойствам амины оказываются между углеводородами и спиртами; в то время как все спирты — при обычных условиях жидкости, некоторые амины — газообразные вещества (табл. 10.1).

Таблица 10.1

Некоторые свойства этана, аминометана и метанола

Свойство	Этан	Аминометан (метиламин)	Метанол
Наличие функциональной группы	сн3—сн3	сн3—nh2	сн3—ОН
Температура, °С: плавления	-183,2	-93,5	-93,9
кипения	-88,6	-6,3	64,5

Азот в состоянии sp3-гибридизации — хороший донор электронной пары. Поэтому, как мы уже знаем, амины проявляют довольно сильные основные свойства. Кислотные свойства азотсодержащих органических соединений гораздо слабее, чем кислородсодержащих. Однако при участии электронной пары азота в сопряжении с я-электронами углерода кислотные свойства усиливаются.

Вопросы и задания

1. Какие типичные свойства проявляют органические вещества, содержащие азот?
2. Напишите формулы и названия двух функциональных групп, содержащих азот.

3. Какие степени окисления имеет азот в известных вам органических веществах?
4. Какой кратности связи могут образоваться между атомами углерода и азота?
5. Образуются ли водородные связи в азотсодержащих органических веществах?
6. Какие продукты образуются при сгорании азотсодержащих органических соединений?

Источник

В состав азотистых соединений входят белки и амиды (небелковые азотистые соединения органического происхождения).

Белки играют исключительно важную роль в жизни животного, их называют носителями жизни, так как основные структурные элементы клеток и тканей организма представляют собой белковые образования и составляют основу цитоплазмы, кроме того, все жизненные процессы связаны с белковым обменом. Структурные составляющие белка углерод, водород, кислород и азот (наличие последнего отличает белки от жиров и углеводов). Белки — один из основных элементов питания животных; они служат источником «строительных материалов», из них организм строит свое тело. По сравнению с другими группами питательных веществ протеиновые соединения занимают особое место в кормлении скота и птицы, так как они не могут быть заменены в животном организме ни жирами, ни углеводами. Животные не могут синтезировать белки из углеводов и жиров, поэтому для образования белков тела они должны получать их в готовом виде. Протеин корма служит источником белка тела животных.

Основными составными частями белков, из которых организм синтезирует белок своего тела, являются аминокислоты. Аминокислоты — конечные продукты распада белков корма в пищеварительном тракте сельскохозяйственных животных.

В отличие от растений и многих микроорганизмов животные не могут синтезировать аминокислоты, поэтому они должны получать их с кормом.

Аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые. К незаменимым (жизненно необходимым) аминокислотам относятся: лизин, метионин, триптофан, гистидин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, валин, аргинин, треонин. Первые три вида аминокислот называют критическими. Они особенно нужны для кормления свиней и птицы, так как в зерновых кормах их содержание ничтожно мало.

Белки необходимы для всех сельскохозяйственных животных, при недостатке их нарушается азотистый обмен в организме, снижаются продуктивность, сопротивляемость организма к различным заболеваниям и растет расход кормов на получение единицы продукции, что обусловливает ее высокую себестоимость. Потребность организма в белке зависит от вида, возраста животного и направления продуктивности. Для молодняка сельскохозяйственных животных требуется повышенное содержание белка, так как животные интенсивно растут и развиваются. Повышенное количество белка требуется также для животных, выделяющих его со своей продукцией, — дойным коровам, курам-несушкам, овцам.

При недостатке белка невозможен интенсивный мясной откорм, так как сухое вещество мяса в основном состоит из белка. Примерное содержание белка в различных кормах, %: в сене злаковых растений — 6-8, в сене бобовых — 12-16, в зернах злаков 8-12, в зернах бобовых — 20-30, в корнеплодах — 0,5-1, в жмыхах, шротах — 30-40, в кормах животного происхождения — 50-70. Высокую биологическую ценность имеют белки животного происхождения (рыбная, кровяная, мясная и мясокостная мука, сыворотка, молоко) и бобовых растений (люцерны, клевера, гороха, сои и др.). Для восполнения недостатка белка в рационах сельскохозяйственных животных и птицы промышленностью выпускаются синтетические незаменимые аминокислоты — лизин, метионин и др. При их добавлении к корму значительно улучшается использование белков, что дает возможность сократить скармливание дефицитных и дорогостоящих кормов животного происхождения. Поросята и цыплята, содержавшиеся на рационах с добавлением всех незаменимых аминокислот в соответствии с нормой, дают на 15-20 % больше прироста живой массы по сравнению с животными, получавшими рационы, не сбалансированные по аминокислотам.

Источник

Êëàññèôèêàöèÿ, ñâîéñòâà è õàðàêòåðèñòèêè âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé. Íåîáõîäèìîå óñëîâèå êðèñòàëëèçàöèè. Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, ñòðîåíèå, êîíôîðìàöèÿ, âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå ìàêðîìîëåêóë. Ñêîðîñòü âçàèìîäåéñòâèÿ ìàêðîìîëåêóë ñ íèçêîìîëåêóëÿðíûìè âåùåñòâàìè.

Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.

Ðàçìåùåíî íà https://www.allbest.ru/

Àçîòñîäåðæàùèå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ — îäèí èç âàæíåéøèõ òèïîâ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Â èõ ñîñòàâ âõîäèò àçîò. Îíè ñîäåðæàò â ìîëåêóëå ñâÿçü óãëåðîä-âîäîðîä è àçîò-óãëåðîä.

Â íåôòè ñîäåðæèòñÿ àçîòñîäåðæàùèé ãåòåðîöèêë-ïèðèäèí. Àçîò âõîäèò â ñîñòàâ áåëêîâ, íóêëåèíîâûõ êèñëîò è íåêîòîðûõ ëèïèäîâ

Êëàññèôèêàöèÿ

Îáùàÿ ôîðìóëà	Íàçâàíèå êëàññà ñîåäèíåíèé
R-NH2,R-NH-R’,R-N(-R’)-R»	Àìèíû
R(CONH2)1	Àìèäû
R-CN	Íèòðèëû
NH2-CHR-COOH1	Àìèíîêèñëîòû
R(C=O)(NH)R1	Ïåïòèäû

Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ (ïîëèìåðû), õàðàêòåðèçóþòñÿ ìîëåêóëÿðíîé ìàññîé îò íåñêîëüêèõ òûñÿ÷ äî íåñêîëüêèõ (èíîãäà ìíîãèõ) ìèëëèîíîâ. Â ñîñòàâ ìîëåêóë âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé (ìàêðîìîëåêóë) âõîäÿò òûñÿ÷è àòîìîâ, ñîåäèíåííûõ õèìè÷åñêèìè ñâÿçÿìè. Ëþáûå àòîì èëè ãðóïïà àòîìîâ, âõîäÿùèå â ñîñòàâ öåïè ïîëèìåðà èëè îëèãîìåðà, íàçûâàþòñÿ ñîñòàâíûì çâåíîì. Íàèìåíüøåå ñîñòàâíîå çâåíî, ïîâòîðåíèåì êîòîðîãî ìîæåò áûòü îïèñàíî ñòðîåíèå ðåãóëÿðíîãî (ñì. íèæå) ïîëèìåðà, íàçûâàåòñÿ ñîñòàâíûì ïîâòîðÿþùèìñÿ çâåíîì. Ñîñòàâíîå çâåíî, êîòîðîå îáðàçóåòñÿ èç îäíîé ìîëåêóëû ìîíîìåðà ïðè ïîëèìåðèçàöèè, íàçûâàåòñÿ ìîíîìåðíûì çâåíîì (ðàíåå èíîãäà íàçûâàëîñü ýëåìåíòàðíûì çâåíîì). Íàïðèìåð, â ïîëèýòèëåíå [—ÑÍ2ÑÍ2—]n ïîâòîðÿþùååñÿ ñîñòàâíîå çâåíî — ÑÍ2, ìîíîìåðíîå -ÑÍ2ÑÍ2.

Íàçâàíèå ëèíåéíîãî ïîëèìåðà îáðàçóþò ïðèáàâëåíèåì ïðèñòàâêè «ïîëè» (â ñëó÷àå íåîðãàíè÷åñêèõ ïîëèìåðîâ — «êàòåíàí-ïîëè»): à) ê íàçâàíèþ ñîñòàâíîãî ïîâòîðÿþùåãîñÿ çâåíà, çàêëþ÷åííîìó â ñêîáêè (ñèñòåìàòè÷åñêèå íàçâàíèÿ); á) ê íàçâàíèþ ìîíîìåðà, èç êîòîðîãî ïîëó÷åí ïîëèìåð (ïîëóñèñòåìàòè÷åñêèå íàçâàíèÿ, êîòîðûå ÈÞÏÀÊ ðåêîìåíäóåò èñïîëüçîâàòü äëÿ îáîçíà÷åíèÿ íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿåìûõ ïîëèìåðîâ). Íàçâàíèå ñîñòàâíîãî ïîâòîðÿþùåãîñÿ çâåíà îáðàçóþò ïî ïðàâèëàì íîìåíêëàòóðû õèìè÷åñêîé, íàïðèìåð (ïåðâûìè óêàçàíû ïîëóñèñòåìàòè÷åñêèå íàçâàíèÿ):

Êëàññèôèêàöèÿ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé

Ïî ïðîèñõîæäåíèþ âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ äåëÿò íà ïðèðîäíûå, èëè áèîïîëèìåðû (íàïðèìåð, áåëêè, íóêëåèíîâûå êèñëîòû, ïîëèñàõàðèäû), è ñèíòåòè÷åñêèå (íàïðèìåð, ïîëèýòèëåí, ïîëèñòèðîë, ôåíîëî-àëüäåãèäíûå ñìîëû). Â çàâèñèìîñòè îò ðàñïîëîæåíèÿ â ìàêðîìîëåêóëå àòîìîâ è àòîìíûõ ãðóïï ðàçëè÷àþò: 1) ëèíåéíûå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, ìàêðîìîëåêóëû êîòîðûõ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îòêðûòóþ, ëèíåéíóþ, öåïü (íàïðèìåð, êàó÷óê íàòóðàëüíûé) èëè âûòÿíóòóþ â ëèíèþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü öèêëîâ (íàïðèìåð, öåëëþëîçà; 2) ðàçâåòâëåííûå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, ìàêðîìîëåêóëû êîòîðûõ èìåþò ôîðìó ëèíåéíîé öåïè ñ îòâåòâëåíèÿìè (íàïðèìåð, àìèëîïåêòèí); 3) ñåò÷àòûå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ — òðåõìåðíûå ñåòêè, îáðàçîâàííûå îòðåçêàìè âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé öåïíîãî ñòðîåíèÿ (íàïðèìåð, îòâåðæäåííûå ôåíîëî-àëüäåãèäíûå ñìîëû, âóëêàíèçîâîâàííûé êàó÷óê).

Ìàêðîìîëåêóëû îäíîãî è òîãî æå õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ìîãóò áûòü ïîñòðîåíû èç ðàçëè÷íûõ ñòåðåîèçîìåðîâ çâåíà. Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, ìîëåêóëû êîòîðûõ ñîñòîÿò èç îäèíàêîâûõ ñòåðåîèçîìåðîâ èëè èç ðàçëè÷íûõ ñòåðåîèçîìåðîâ, ÷åðåäóþùèõñÿ â öåïè ñ îïðåäåëåííîé ïåðèîäè÷íîñòüþ, íàçûâàþòñÿ ñòåðåîðåãóëÿðíûìè. Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, â êîòîðûõ êàæäûé èëè íåêîòîðûå ñòåðåîèçîìåðû çâåíà îáðàçóþò äîñòàòî÷íî äëèííûå íåïðåðûâíûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ñìåíÿþùèå äðóã äðóãà â ïðåäåëàõ îäíîé ìàêðîìîëåêóëû, íàçûâàþòñÿ ñòåðåîáëîêñîïîëèìåðàìè. Â íåñòåðåîðåãóëÿðíûõ, èëè àòàêòè÷åñêèõ, âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèÿõ çâåíüÿ ðàçëè÷íîé ïðîñòðàíñòâåííîé êîíôèãóðàöèè ÷åðåäóþòñÿ â öåïè ïðîèçâîëüíî.

Ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó ìàêðîìîëåêóëû ðàçëè÷àþò ãîìîïîëèìåðû (ïîëèìåð îáðàçîâàí èç îäíîãî ìîíîìåðà, íàïðèìåð ïîëèýòèëåí) è ñîïîëèìåðû (ïîëèìåð îáðàçîâàí ïî ìåíüøåé ìåðå èç äâóõ ðàçëè÷íûõ ìîíîìåðîâ, íàïðèìåð áóòàäèåí-ñòèðîëüíûé êàó÷óê). Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, ñîñòîÿùèå èç îäèíàêîâûõ ìîíîìåðíûõ çâåíüåâ, íî ðàçëè÷àþùèåñÿ ïî ìîëåêóëÿðíîé ìàññå, íàçûâàþòñÿ ïîëèìåðãîìîëîãàìè.

Ñîïîëèìåðû â çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà ðàñïðåäåëåíèÿ ðàçëè÷íûõ çâåíüåâ â ìàêðîìîëåêóëå äåëÿò íà ðåãóëÿðíûå è íåðåãóëÿðíûå. Â ðåãóëÿðíûõ ìàêðîìîëåêóëàõ íàáëþäàåòñÿ îïðåäåëåííàÿ ïåðèîäè÷íîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ çâåíüåâ. Ïðîñòåéøèå ïðèìåðû — ÷åðåäóþùèåñÿ ñîïîëèìåðû ñòèðîëà ñ ìàëåèíîâûì àíãèäðèäîì èëè íåêîòîðûõ îëåôèíîâ ñ àêðèëîâûìè ìîíîìåðàìè, ïîñòðîåííûå ïî òèïó …ÀÂÀÂÀÂÀÂ…, ãäå À è Â — ìîíîìåðíûå çâåíüÿ (ñì. Ñîïîëèìåðèçàöèÿ, Ðàäèêàëüíàÿ ïîëèìåðèçàöèÿ). Áîëåå ñëîæíûå ðåãóëÿðíûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ÷åðåäîâàíèÿ çâåíüåâ ðåàëèçîâàíû, íàïðèìåð, â ïîëèïåïòèäàõ — ñîïîëèìåðàõ á-àìèíîêèñëîò. Äëÿ íåðåãóëÿðíûõ ñîïîëèìåðîâ õàðàêòåðíî ñëó÷àéíîå, èëè ñòàòèñòè÷åñêîå (ò.å. ïîä÷èíÿþùååñÿ îïðåäåëåííîé ñòàòèñòèêå, íî íå ðåãóëÿðíîå), ðàñïðåäåëåíèå çâåíüåâ; îíî íàáëþäàåòñÿ ó ìíîãèõ ñèíòåòè÷åñêèõ ñîïîëèìåðîâ. Â áåëêàõ íåðåãóëÿðíûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè çâåíüåâ çàäàþòñÿ ãåíåòè÷åñêèì êîäîì è îïðåäåëÿþò áèîõèìè÷åñêóþ è áèîëîãè÷åñêóþ ñïåöèôè÷íîñòü ýòèõ ñîåäèíåíèé. Ñîïîëèìåðû, â êîòîðûõ äîñòàòî÷íî äëèííûå íåïðåðûâíûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, îáðàçîâàííûå êàæäûì èç çâåíüåâ, ñìåíÿþò äðóã äðóãà â ïðåäåëàõ ìàêðîìîëåêóëû, íàçûâàþòñÿ áëîêñîïîëèìåðàìè (ñì. Áëîêñîïîëèìåðû). Ïîñëåäíèå íàçûâàþòñÿ ðåãóëÿðíûìè, åñëè äëèíû áëîêîâ è èõ ÷åðåäîâàíèå ïîä÷èíÿþòñÿ îïðåäåëåííîé ïåðèîäè÷íîñòè. Ïðè óìåíüøåíèè äëèíû áëîêîâ ðàçëè÷èå ìåæäó áëîêñîïîëèìåðàìè è ñòàòèñòè÷åñêèìè ñîïîëèìåðàìè ïîñòåïåííî óòðà÷èâàåòñÿ. Ê âíóòðåííèì (íåêîíöåâûì) çâåíüÿì ìàêðîìîëåêóëÿðíîé öåïè îäíîãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà èëè ñòðîåíèÿ ìîãóò áûòü ïðèñîåäèíåíû îäíà èëè íåñêîëüêî öåïåé äðóãîãî ñîñòàâà èëè ñòðîåíèÿ; òàêèå ñîïîëèìåðû íàçûâàþòñÿ ïðèâèòûìè.

Â çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà îñíîâíîé (ãëàâíîé) öåïè ìàêðîìîëåêóëû âñå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ äåëÿò íà äâà áîëüøèõ êëàññà: ãîìîöåïíûå, îñíîâíûå öåïè êîòîðûõ ïîñòðîåíû èç îäèíàêîâûõ àòîìîâ, è ãåòåðîöåïíûå, â îñíîâíîé öåïè êîòîðûõ ñîäåðæàòñÿ àòîìû ðàçíûõ ýëåìåíòîâ, ÷àùå âñåãî Ñ, N, Si, P. Ñðåäè ãîìîöåïíûõ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû êàðáîöåïíûå (ãëàâíûå öåïè ñîñòîÿò òîëüêî èç àòîìîâ óãëåðîäà), íàïðèìåð ïîëèýòèëåí, ïîëèìåòèëìåòàêðèëàò, ïîëèòåòðàôòîðýòèëåí (ñì. Ôòîðîïëàñòû), ãóòòàïåð÷à. Ïðèìåðû ãåòåðîöåïíûõ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé — ïîëèýôèðû (íàïðèìåð, ïîëèýòèëåíîêñèä, ïîëèýòèëåíòåðåôòàëàò, ïîëèêàðáîíàòû), ïîëèàìèäû, êðåìíèéîðãàíè÷åñêèå ïîëèìåðû, ìî÷åâèíî-ôîðìàëüäåãèäíûå ñìîëû, áåëêè, öåëëþëîçà. Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, â ìàêðîìîëåêóëû êîòîðûõ íàðÿäó ñ óãëåâîäîðîäíûìè ãðóïïàìè âõîäÿò àòîìû íåîðãàíîãåííûõ ýëåìåíòîâ, íàçûâàþòñÿ ýëåìåíòîîðãàíè÷åñêèìè. Â ïîëèìåðàõ, ñîäåðæàùèõ àòîìû ìåòàëëà (íàïð., Zn, Mg, Ñu), îáû÷íûå êîâàëåíòíûå ñâÿçè ìîãóò ñî÷åòàòüñÿ ñ êîîðäèíàöèîííûìè (ñì. Êîîðäèíàöèîííûå ïîëèìåðû). Îòäåëüíàÿ ãðóïïà âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé — íåîðãàíè÷åñêèå ïîëèìåðû (íàïðèìåð, ïîëèôîñôàçåíû), ìàêðîìîëåêóëû êîòîðûõ ïîñòðîåíû èç íåîðãàíè÷åñêèõ ãëàâíûõ öåïåé è íå ñîäåðæàò îðãàíè÷åñêèõ áîêîâûõ ðàäèêàëîâ (îáðàìëÿþùèõ ãðóïï).

Ñâîéñòâà è îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé

Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ îáëàäàþò ñïåöèôè÷åñêèì êîìïëåêñîì ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ è ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ. Âàæíåéøèå èç íèõ: 1) ñïîñîáíîñòü îáðàçîâûâàòü âûñîêîïðî÷íûå àíèçîòðîïíûå âîëîêíà è ïëåíêè (ñì. Îðèåíòèðîâàííîå ñîñòîÿíèå, Ïëåíêè ïîëèìåðíûå); 2) ñïîñîáíîñòü ê áîëüøèì îáðàòèìûì, òàê íàçûâàåìûì âûñîêîýëàñòè÷åñêèì, äåôîðìàöèÿì (ñì. Âûñîêîýëàñòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå); 3) ñïîñîáíîñòü íàáóõàòü ïåðåä ðàñòâîðåíèåì è îáðàçîâûâàòü âûñîêîâÿçêèå ðàñòâîðû (ñì. Ðàñòâîðû ïîëèìåðîâ). Ýòè ñâîéñòâà îáóñëîâëåíû âûñîêîé ìîëåêóëÿðíîé ìàññîé âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé, öåïíûì ñòðîåíèåì ìàêðîìîëåêóë, èõ ãèáêîñòüþ è íàèáîëåå ïîëíî âûðàæåíû ó ëèíåéíûõ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé. Ïî ìåðå ïåðåõîäà îò ëèíåéíûõ öåïåé ê ðàçâåòâëåííûì, ðåäêèì òðåõìåðíûì ñåòêàì è, íàêîíåö, ê ÷àñòûì ñåò÷àòûì ñòðóêòóðàì êîìïëåêñ õàðàêòåðíûõ ñâîéñòâ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé ñòàíîâèòñÿ âñå ìåíåå âûðàæåííûì. Òðåõìåðíûå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ ñ î÷åíü áîëüøîé ÷àñòîòîé ñåòêè íåðàñòâîðèìû, íåïëàâêè è íåñïîñîáíû ê âûñîêîýëàñòè÷íûì äåôîðìàöèÿì.

Ïî ôàçîâîìó ñîñòîÿíèþ âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ ìîãóò áûòü êðèñòàëëè÷åñêèìè èëè àìîðôíûìè. Íåîáõîäèìîå óñëîâèå êðèñòàëëèçàöèè — ðåãóëÿðíîñòü äîñòàòî÷íî äëèííûõ ó÷àñòêîâ ìîëåêóëÿðíîé öåïè. Â òàêèõ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèÿõ âîçìîæíî îáðàçîâàíèå ðàçíîîáðàçíûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ ôîðì (ôèáðèëë, ñôåðîëèòîâ, ìîíîêðèñòàëëîâ è äðóãèõ, òèï êîòîðûõ âî ìíîãîì îïðåäåëÿåò ñâîéñòâà ïîëèìåðíîãî ìàòåðèàëà. Àìîðôíûå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ ïîìèìî âûñîêîýëàñòè÷åñêîãî ìîãóò íàõîäèòüñÿ â äâóõ äðóãèõ ôèçè÷åñêèõ ñîñòîÿíèÿõ: ñòåêëîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè è âÿçêîòåêó÷åì ñîñòîÿíèè. Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, êîòîðûå ïåðåõîäÿò èç âûñîêîýëàñòè÷íîãî ñîñòîÿíèÿ â ñòåêëîîáðàçíîå ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå êîìíàòíîé, îòíîñÿò ê ýëàñòîìåðàì, ïðè áîëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðå — ê ïëàñòèêàì. Êðèñòàëëè÷åñêèå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ îáû÷íî ÿâëÿþòñÿ ïëàñòèêàìè.

Ñâîéñòâà îòäåëüíûõ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé îïðåäåëÿþòñÿ õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì, ñòðîåíèåì, êîíôîðìàöèåé è âçàèìíûì ðàñïîëîæåíèåì ìàêðîìîëåêóë (íàäìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðîé). Â çàâèñèìîñòè îò ýòèõ ôàêòîðîâ ñâîéñòâà âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé ìîãóò èçìåíÿòüñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Òàê, öèñ-1,4-ïîëèáóòàäèåí, ïîñòðîåííûé èç ãèáêèõ óãëåâîäîðîäíûõ öåïåé, ïðè òåìïåðàòóðàõ îêîëî 20°Ñ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýëàñòè÷íûé ìàòåðèàë, êîòîðûé íèæå -90°Ñ ïåðåõîäèò â ñòåêëîîáðàçíîå ñîñòîÿíèå, òîãäà êàê ïîëèìåòèëìåòàêðèëàò, ïîñòðîåííûé èç áîëåå æåñòêèõ öåïåé, ïðè òåìïåðàòóðàõ îêîëî 20°Ñ — òâåðäûé ñòåêëîîáðàçíûé ïðîäóêò, ïåðåõîäÿùèé â âûñîêîýëàñòè÷íîå ñîñòîÿíèå ëèøü âûøå 100°Ñ. Öåëëþëîçà — ïîëèìåð ñ î÷åíü æåñòêèìè öåïÿìè, ñîåäèíåííûìè ìåæìîëåêóëÿðíûìè âîäîðîäíûìè ñâÿçÿìè, — âîîáùå íå ìîæåò ñóùåñòâîâàòü â âûñîêîýëàñòè÷íîì ñîñòîÿíèè äî òåìïåðàòóðû åå ðàçëîæåíèÿ. Áîëüøèå ðàçëè÷èÿ â ñâîéñòâàõ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé ìîãóò íàáëþäàòüñÿ äàæå â òîì ñëó÷àå, êîãäà ðàçëè÷èÿ â ñòðîåíèè ìàêðîìîëåêóë íà ïåðâûé âçãëÿä è íåâåëèêè. Òàê, èçîòàêòè÷åñêèé ïîëèïðîïèëåí — êðèñòàëëè÷åñêîå âåùåñòâî, ïëàâÿùååñÿ îêîëî 175°Ñ, à àòàêòè÷åñêèé ïîëèïðîïèëåí âîîáùå íå ñïîñîáåí êðèñòàëëèçîâàòüñÿ è ðàçìÿã÷àåòñÿ îêîëî —40°Ñ. Â äàííîì ñëó÷àå ðàçëè÷èÿ â ìèêðîñòðóêòóðå ìàêðîìîëåêóëÿðíîé öåïè îïðåäåëÿþò êà÷åñòâåííûå ðàçëè÷èÿ è â õàðàêòåðå íàäìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû.

Bûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ ìîãóò âñòóïàòü â ñëåäóþùèå ðåàêöèè: 1) ñîåäèíåíèå ìàêðîìîëåêóë ïîïåðå÷íûìè õèìè÷åñêèìè ñâÿçÿìè (òàê íàçûâàåìîå ñøèâàíèå), ïðîèñõîäÿùåå, íàïðèìåð, ïðè âóëêàíèçàöèè êàó÷óêîâ, îòâåðæäåíèè ðåàêòîïëàñòîâ, äóáëåíèè êîæ; 2) ðàñïàä ìîëåêóëÿðíûõ öåïåé íà áîëåå êîðîòêèå ôðàãìåíòû; 3) ðåàêöèè ìàêðîìîëåêóë ñ íèçêîìîëåêóëÿðíûìè ñîåäèíåíèÿìè, ïðè êîòîðûõ èçìåíÿåòñÿ ïðèðîäà áîêîâûõ ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï, íî ñîõðàíÿþòñÿ äëèíà è ñòðîåíèå ñêåëåòà îñíîâíîé öåïè (òàê íàçûâàåìûå ïîëèìåðàíàëîãè÷íûå ïðåâðàùåíèÿ), íàïðèìåð, îìûëåíèå ïîëèâèíèëàöåòàòà ñ îáðàçîâàíèåì ïîëèâèíèëîâîãî ñïèðòà; âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ, îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå òàêèõ ðåàêöèé, íàçûâàþòñÿ ïîëèìåðàíàëîãàìè; 4) âíóòðèìîëåêóëÿðíûå ðåàêöèè ìåæäó ôóíêöèîíàëüíûìè ãðóïïàìè îäíîé ìàêðîìîëåêóëû, íàïðèìåð âíóòðèìîëåêóëÿðíàÿ öèêëèçàöèÿ. Ãåòåðîöåïíûå âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ â îòëè÷èå îò êàðáîöåïíûõ îáû÷íî îòíîñèòåëüíî ëåãêî ãèäðîëèçóþòñÿ. Ñêîðîñòü ðåàêöèé âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé, îñîáåííî ñåò÷àòûõ, ñ íèçêîìîëåêóëÿðíûìè âåùåñòâàìè ÷àñòî ëèìèòèðóåòñÿ ñêîðîñòüþ äèôôóçèè íèçêîìîëÿðíîãî âåùåñòâà â ôàçó âûñîêîìîëåêóëÿðíîãî ñîåäèíåíèÿ. Â êèíåòè÷åñêîé îáëàñòè (íàïðèìåð, â ðàçáàâëåííîì ðàñòâîðå) ñêîðîñòü âçàèìîäåéñòâèÿ ìàêðîìîëåêóë ñ íèçêîìîëåêóëÿðíûìè âåùåñòâàìè ÷àñòî ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ïðèðîäû è ðàñïîëîæåíèÿ ñîñåäíèõ çâåíüåâ îòíîñèòåëüíî ðåàãèðóþùåãî çâåíà. Ýòî æå îòíîñèòñÿ è ê âíóòðèìîëåêóëÿðíûì ðåàêöèÿì ìåæäó ôóíêöèîíàëüíûìè ãðóïïàìè, ïðèíàäëåæàùèìè îäíîé öåïè.

Íåêîòîðûå ñâîéñòâà âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé, íàïðèìåð ðàñòâîðèìîñòü, ñïîñîáíîñòü ê âÿçêîìó òå÷åíèþ, ñòàáèëüíîñòü, ñóùåñòâåííî çàâèñÿò îò íåáîëüøèõ êîëè÷åñòâ ïðèìåñåé èëè äîáàâîê, ðåàãèðóþùèõ ñ ìàêðîìîëåêóëàìè. Òàê, ÷òîáû ïðåâðàòèòü ëèíåéíûé ïîëèìåð èç ðàñòîðèìîãî â ïîëíîñòüþ íåðàñòâîðèìûé, äîñòàòî÷íî îäíîé-äâóõ ïîïåðå÷íûõ ñâÿçåé íà îäíó ìàêðîìîëåêóëó.

Âàæíåéøèå õàðàêòåðèñòèêè âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé — õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà, ÌÌÐ, ñòåðåîõèìè÷åñêîå ñòðîåíèå, ñòåïåíü ðàçâåòâëåííîñòè è ãèáêîñòü ìàêðîìîëåêóëÿðíûõ öåïåé, ðàñïðåäåëåíèå ïî òèïàì ôóíêöèîíàëüíîñòè (ñì. Ôóíêöèîíàëüíîñòü ïîëèìåðîâ).

âûñîêîìîëåêóëÿðíûé êðèñòàëëèçàöèÿ õèìè÷åñêèé êîíôîðìàöèÿ

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru

…

Источник