1.2 Көмірдің молекулалық модельдері

Кө мір – органикалық масса, ылғ ал, минералды бө ліктерден қ ұ ралғ ан кү рделі дисперсті жү йе. Кө мірдің органикалық массасының элементтік қ ұ рамы, макромолекуланың қ ұ рылымы кө мірдің негізгі физика-химиялық жә не химия-технологиялық қ асиеттерін айқ ындайды. Кө мірдің органикалық масасының қ ұ рылымы ә р алуан, алайда шартты тү рде кө міртектік бө лімі қ анық қ ан жә не ароматты қ ұ рылымдардың аралығ ында орналасады.

Н. Шторх жә не М. Орчен [11] кө мірдің полиинденді қ ұ рылымын ұ сынды. Бұ л қ ұ рылымда ү ш ө лшемді бірліктер оттекті кө піршелі байланыстармен макромолекулағ а біріккен.

Мұ ндай қ ұ рылымда кө мірдің бірілік қ ұ рылымы екі ө лшемді жә не саны кө п конденсирленген ароматты ядролардан қ ұ ралғ ан жазық модельді екендігін кө рсетеді.

Гук пен Дж. Карвейл [12] кө мірді қ ұ рамында алкильді орынбасушылары бар ө те тұ рақ ты ароматты сақ ина деген. Кө мірлену дә режесінің ө суіне қ арай алкильді орынбасушылардың ү лесі азайып, ароматтану дә режесә артады.

Ван Кревленнің кө мірдің қ ұ рылымдық моделі [13] физикалық, физика-химиялық жә не химиялық мә ліметтердің жиынтығ ын ескере отырып қ ұ растырылғ ан. Бұ л модельді қ ұ растыруда кө мірлердің оптикалық, механикалық қ асиеттері, олардың қ арапайым қ ұ рамы жә не басқ а да қ асиеттері ескерілген. Ван Кревелен молекуладағ ы қ ұ рылымның ароматты бө лігін штрихпен белгілеген жә не полимерлердегідей қ ұ рылымдары қ айталанып отыратындай емес, молекуланың жазық жә не қ ұ рылымдық ұ яшық шалар бір-біріне дә л сондай ұ қ сас еместігін атап кө рсеткен.

Жалпы кө мір затын аз да болса реттелген бө ліктері бар макромолекуладан қ ұ ралады деп айтуғ а болады. Метаморфизм процесінде бү йір тізбектегі топтардың айырылуы жә не соғ ан сә йкес торлардың ө зара бағ ытталуы жү ретіндіктен, атомдық кө міртектік торлардың реттеліп орналасу бө ліктері артады.

Метаморфизм сатысы аз кө мірлердің қ ұ рылымы кө міртектік торды байланыстыратын ұ зын иілгіш тізбектердің болуы арқ ылы сипатталады жә не макромолекулаларының ара қ ашық тық тары едә уір болып келеді, сол себепті ішкі беттері ү лкен болғ андық тан, ылғ алдың біршама мө лшерін адсорбциялауғ а қ абілетті болады.

Кө мір макромолекласының ядросы бензол сақ инасынан қ ұ ралса, онда мұ ндай макромолекула берік байланысады да термиялық тұ рақ ты болады, ал ядроны айнала орналасқ ан бү йір тізбектегі топтар салыстырмалы тү рде біршама тұ рақ ты болып келетін полимерлену дә режесі ә ртү рлі кө мірсутектерді қ ұ райды.

И. Драйден [14] бойынша кө мір молекуласы 10 ароматты сақ инадан кем емес қ ұ рылымнан қ ұ рылғ ан жә не бір-бірімен кө міртек-кө міртекті, оттекті, метиленді кө піршелермен байланысқ ан. Кө мірлену дә режесі тө мен кө мірлерде ароматты сақ ина саны ү ш конденсирленген сақ инадан тұ рады, ал кө мірлену дә режесі жоғ ары кө мірлерде ароматты сақ ина саны 10-20-ғ а дейін жетеді. Біршама уақ ыттан кейін И. Драйден кө мірдің қ ұ рылымдық бірлігі жай эфирлі байланыстармен байланысқ анын пирен немесе короненнің алкильді орынбасушылары бар сақ иналардан қ ұ ралғ андығ ы жайында пікір білдірген.

П. Гивен [15], Ж. Леднер [16], Г. Питт [17] бойынша кө мір қ ұ рылымы гидроароматты кө піршелермен байланысқ ан 1, 2, 3 конденсирленген ароматты сақ иналар қ ұ ралғ ан. Ж. Леднер [16] бойынша кө мір қ ұ рылымы 9, 10-дигидрофенантрен сияқ ты қ атпарлы сақ иналардан қ ұ ралғ ан «екіө лшемді», жазық емес қ ұ рылымды макромолекула.

П. Гивен [15] моделі «ү шө лшемді».

Кө мір қ ұ рылымының Г. Питт [17] бойынша моделі 9, 10-дигидро-фенентреннің қ ұ рылымына негізделген жә не бұ л молекулалар кө мір қ ұ рамында бір-бірімен жалғ асқ ан кү йде болады. Мұ ндай модельдің шынайылығ ы кө мірдің тотығ у ө німдерінде кө п мө лшерде диарильді туындылармен бірге фенантренді туындылар антраценді туындыларғ а қ арағ анда басымырақ болатындығ ы анық талғ ан. Гидроксильді топтар барлық модельдердің қ ұ рамына кіреді, ал жай байланыстар мен хиноидты қ ұ рылымдар тек жеке модельдерде ғ ана кездеседі.

Жоғ арыда келтірілген модельдерге қ арағ анда Вайзер моделінде [18] ароматты фрагменттердің аралығ ында алифатты мен жай эфирлі кө піршелер кө бірек кездеседі жә не бұ л модель басқ а модельдерге қ арағ анда макромолекулалық тордың сегментін мейілінше айқ ын бейнелейді.

Модельдегі макромолекулалар торғ а донарлы-акцепторлы байланыстармен байланысқ ан жә не тордың электрондонорлық пен электронакцепторлық орталық тарына жақ ын орналасқ ан.

Дж. Шиннің [19] моделі бойынша кө мір қ ұ рылымының эмперикалық формуласы C₆₆₁H₅₆₁O₇₄N₁₁S₆. Бұ л модельде тө рт ароматтық сақ инадан жоғ ары емес жү йеден қ ұ ралатын моно- жә не бициклді фрагменттер басым келеді.

Ж. Хилл жә не Л. Лион [20] тұ жырымдамаларына сә йкес КОМ-сы жоғ ары алкилденген ароматты жә не гетероциклді сақ иналардан (2-ден 9-ғ а дейін) тұ рады. Олар кө міртек-кө міртек, оттек, кү кірт атомдарымен, ү шө лшемді жә не тетраэдрлік байланыстармен байланысқ ан кө мір матрицасының кеуек қ ұ рылымын тү зеді.

И. Хьюстан [21] бойынша кө мір макромалекуласының орташа молекулалық массасының қ ұ рылымдық бірлігі 300-700 қ ұ райды. Кіші мә ндері қ оң ыр кө мірлердің кластеріне, ал ү лкен мә ндері тас кө мірлерге жатады. Тас кө мірдің макромалекуласы – О – жә не - СН₂ - кө піршелерімен байланысқ ан гидроароматты фрагменттерден қ ұ ралады.

В. Касаточкин [22] бойынша кө мірдің моделі жү йесіз қ ұ рылымды кең істікті полимер. Мұ ндай қ ұ рылымның қ ұ рамына бір-бірімен ұ зын алифатты тізбекпен байланысқ ан полициклді конденсирленген ароматты сақ иналар (декациклен) кіреді.

Г. Головин жә не тағ ы басқ алары [23-28] бойынша кө мірдің органикалық массасының орташа статистикалық қ ұ рылымдық бірлігінің жалпылама моделі ұ сынылды.

Кө мірдің органикалық массасының орташа статистикалық қ ұ рылымдық бірлігі кө мірдің физикалық -химиялық қ асиеттері мен қ ұ рылысының ө зара байланысын айқ ындауда қ олданылады. Модель бес қ ұ рылымдық ү зінділерді қ ұ райды: Аr – ароматты конденсирленген сақ иналар (сақ иналардың саны орта есеппен 1-ден 5-ке дейін болады); СА – циклоалканды ү зінділер; Х – функционалды топтар (-ОН, -СООН, -NH₂; -SH); R – алкильді орын басушылар (С₁–С_n); М – кө піршелі топтар (-(СН₂)_n-, -О-, -О-СН₂-, -NH-, -S-). Метаморфизм қ атарында қ ұ рылымдық ү зінділердің ара қ атынасы ө згереді. Мысалы, Аr конденсирленген сақ иналар артып, М, R, Х, СА мө лшерлері кемиді.

Қ азіргі кезең дегі кө зқ арас бойынша кө мір – табиғ аты алифатты қ осылыстармен кезектесіп байланысқ ан ароматты кластерлерден тұ ратын ретсіз қ ұ рылымды ү ш ө лшемді полимерлер. Полимердің негізгі қ аң қ асының қ аттылығ ы ішкі донорлы-акцепторлы байланыстармен нығ ая тү седі [29].

Кө мірдің органикалық массасының қ ұ рылысына валентті емес байланыстардың ә сері жайында [30]-жұ мыста баяндалғ ан. Бұ л жағ дайда кө мір макромолекуласының полимерлі жү йелері бір-бірімен «кө піршелер» тү ріндегі тұ рақ сыз химиялық байланыстармен байланысқ ан. Кө мірдің органикалық қ осылыстарының сақ иналы ү зінділерінің арасындағ ы кө піршелі байланыстар ретінде эфирлі -О- немесе оттек-метиленді тізбектер қ арастырылғ ан.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒