Astronomijos ir astronautikos naujienos - Vilniaus universitetas

IdealiojimakromolekulëDoc. dr. KazimierasKONSTANTINAVIÈIUSÞinome, kad yra minkðta guma, kuritempiama lengvai iðsitempia, o paleidussusitraukia. Ir yra gana kieta padangøguma, kuri beveik nesitempia. Plastmasëspanaðios á tamprià gumà tik tiek, kadyra lanksèios plëvelës. Taèiau tos lanksèiosiosplastmasinës plëvelës beveiknesitempia, o patemptos nesusitraukia.Yra ir kietos, labai tvirtos plastmasës.Tuo tarpu þelë, drebuèiai bei kisieliusvos iðlaiko savo formà tik kai atvësta, betir tada yra labai lengvai „pjaunami“ irðaukðtu, o sudavus ðaukðtu pradedadrebëti, virpëti. Taèiau kas yra bendratarp gumos ir drebuèiø, plastmasës irkisieliaus, ir pagaliau kuo èia dëta gyvybë?Regis, bendra tik tai, jog kauèiukas,krakmolas ar kazeinas, t.y. gumosir þelë, drebuèiø bei kisieliaus pradinësmedþiagos yra gaunamos ið augalø –kauèiukmedþio, bulviø ar kaulø, t.y. iðgyvø organizmø. Ir vis dëlto tarp gumos,drebuèiø ir gyvybës esama ir didesnësbendrybës – svarbiausia jø medþiagayra makromolekulës. Ir plastmasës èiayra todël, kad jos irgi yra sudarytos iðmakromolekuliø, nors yra sintetinës, one gautos ið gamtos.Pats makromolekuliø pavadinimasrodo, kad jos skiriasi nuo áprastø molekuliøsavo dydþiu – jos sudarytos ið daugybësstipriomis cheminëmis jungtimistarpusavyje sukabintø maþøjø molekuliø– monomerø (gr. monos – vienas,vientisas; meros - dalis) ir todël makromolekulësdar vadinamos polimerais (gr.polys – gausus; polymeres – daugialypis).Bûtent maþøjø molekuliø sukibimasá polimerinæ grandinæ, kai gretimi monomerainegali nutolti vienas nuo kito,makromolekulei teikia ypatingø savybiø,kurios skiriasi nuo savybiø medþiagø,sudarytø ið atskirø monomerø. Tad kokiasmakromolekulës savybes lemia monomerønegalëjimas nutolti grandinëjevieniems nuo kitø?Þelë, drebuèiai,guma, plastmasë, …,gyvybëaIdealioji makromolekulëLaisvi monomerai nutolti vieni nuo kitøgali savo chaotiðko ðiluminio judëjimodëka. Todël makromolekuliø savybiøypatingumas turëtø iðryðkëti nagrinëjantnuo ðiluminio judëjimo priklausanèiasmakromolekulës savybes. Tadkuo skiriasi makromolekulës monomerøðiluminis judëjimas nuo atskirø monomerøðiluminio judëjimo?Skystyje monomerø chaotiðkà ðiluminájudëjimà, dël kurio jie gali nutolti vieninuo kitø, makromolekulëje keièia monomerøtarpusavio posûkiai. Tie posûkiaipadeda makromolekulei ávairiai iðsirangyti,panaðiai kaip karoliams, unguriui arsliekui. Taigi makromolekulës rangymasisyra esminë ir specifinë jos savybë,lemianti ið makromolekuliø sudarytø medþiagøsavybes. Todël bûtina gvildentimakromolekuliø savaiminá ðiluminá rangymàsi,norint suprasti makromolekuliøir ið jø sudarytø medþiagø savybes.Aiðkinant kokios makromolekulës savybëspriklauso nuo ðiluminio rangymosi,reikia tyrinëti tiktai ðiluminio judëjimoveikiamà makromolekulæ. Kadangi medþiagossavybëms, be ðiluminio judëjimo,turi átakos ir tarpmolekulinës sàveikos,tai norint iðryðkinti tik ðiluminio judëjimonulemtas savybes, reikia nagrinëtimakromolekules be tarpmolekuliniøsàveikø. Vadinasi, reikia pradëti nuo supaprastintomodelio, kuris moksle paprastaivadinamas idealiuoju: idealiosiosdujos, idealusis kristalas, idealusis skystis,… idealioji makromolekulë. Idealiàjavadinama tokia makromolekulë, kuriojenëra sàveikø nei tarp monomerø, nei suaplinkos – tirpiklio molekulëmis ir kuriosmonomerus veikia tik ðiluminis judëjimas.Tai reiðkia, kad idealiojoje makromolekulëjemonomerai gali laisvai sukiotis.Nagrinëjant makromolekulës ðiluminájudëjimà vietoj monomerø naudojamiið keliø monomerø sudaryti segmentai,nes monomerai gali pasisukti vienas kitoatþvilgiu tik tam tikrais kampais, o keliøgretimø monomerø grupës – segmentaijau gali sukiotis nepriklausomai vieninuo kitø. Tada makromolekulë jau yralaisvai besisukiojanèiø, t.y. laisvai sukibusiøsegmentø grandinëlë. 1 pav. pavaizduotamakromolekulë, kurios segmentaisujungti á vienà grandinëlæ.Idealioji makromolekulë atrodo lygnereali fantazija. Mat didelës ir sunkiosmakromolekulës negali garuoti ir bûtidujinës bûsenos, kurioje molekules galimalaikyti nesàveikaujanèias. Tuo tarpuskystyje monomerø segmentai sàveikaujane tik tarpusavyje, bet ir suskysèio molekulëmis. Taèiau daugeliuimakromolekuliø galima parinkti toká tirpiklá,kuriame monomerai gerai tirpsta(tirpiklis yra geras) ir tirpiklio molekuliøapsupti monomerø segmentai tarpusavyjesàveikauja panaðiai kaip tirpale monomerai,ir makromolekuliø segmentaiskystyje sukiojasi chaotiðkai, atskirai irnepriklausomai vieni nuo kitø.Idealiosios makromolekulës dydþiaiRegis, kad dël tokio netvarkingo, chaotiðkomonomerø segmentø judëjimo,kai visà laikà keièiasi makromolekulës iðsirangymas,negalima kaip nors apibûdintiidealiosios makromolekulës bûsenos.Taèiau makromolekulë ypatinga tuo,kad jos monomerai negali iðsiskirstyti, t.y.atstumai tarp jos monomerø segmentønegali bûti didesni nei yra iðtásusioje makromolekulëje.Taigi makromolekulæ galimaapibûdinti atstumais tarp jos monomerøar jø segmentø ir natûralu atsiþvelgtiá atstumà tarp labiausiai iðsiskirianèiø galiniømonomerø – pirmojo ir paskutinio.Tada makromolekulës bûsenos charakteristikagalima laikyti atstumà tarp pirmojoir paskutinio monomerø, t.y. strëlës-vektoriausR ilgá R (1a pav.).Kadangi dël ðiluminio judëjimo segmentaivis keièia savo orientacijà, tai iratstumas tarp makromolekulës galø Rirgi visà laikà keièiasi. Paprastai beveikb1 pav. Idealiosios makromolekulës iðsiraizgymø pavyzdþiai: a – susirangiusi, b – iðtásusi10 Mokslas ir gyvenimas 2006 Nr. 3