Молекулы соединяются друг с другом

Посмотрим на наиболее простом примере, как теоретически может происходить присоединение двух молекул бутадиена при полимеризации. Вообразим себе эти молекулы:
СН2 = СН — СН = СН2,
СН2 — СН — СН = СН2
Под влиянием различных возбудителей (катализатора, света, теплоты) получаются весьма реакционно-способные, как их иногда называют, «возбуждённые» молекулы мономера, легко вступающие в реакцию присоединения.
Подобно тому, как это было рассмотрено выше для изопрена, молекулы бутадиена присоединяются друг к другу, причём этот процесс сопровождается разрывом и перемещением двойных связей. Образуется двойная молекула бутадиена — молекула димера бутадиена:
...СН2 — СН = СН — СН2 — СН2 — СН = СН — СН2...
На концах растущей цепеобразной молекулы имеются свободные ненасыщенные связи, поэтому она не может долго существовать в таком виде. К ней присоединяются другие «возбуждённые» молекулы, и цепь растёт до тех пор, когда какая-нибудь причина (стенка сосуда, действие вредной примеси) не остановит этот рост.
Так из отдельных звеньев — преобразованных молекул бутадиена — образуется сложная молекула синтетического бутадиенового каучука.
Но молекулы мономеров могут соединяться не только в прямой цепи, а и в виде разветвлённых цепей. Такие молекулы называют условно «сшитыми» молекулами полимера, причём «иголками» служат катализаторы.
Советский академик Н. Н. Семёнов, один из авторов теории цепных реакций, к которым принадлежат и быстрые реакции полимеризации, писал: «Цепи активных молекул могут разветвляться — одна активная молекула порождает иногда несколько новых одновременно». Реакция полимеризации, начавшись в одном месте, или в нескольких «активных центрах», быстро распространяется по всей массе вещества.
Соединение молекул при полимеризации может приводить не только к образованию прямых и разветвлённых цепей, но и к образованию колец (циклов). Молекулы бутадиена могут дать, например, кольцо такого вида:

Вероятно, что на концах цепочечных молекул каучука имеются такие замкнутые кольца, иначе цепь росла бы беспрерывно.
Мы знаем, что температура ускоряет химические реакции: при повышении температуры на 10° скорость реакции увеличивается вдвое. Реакция полимеризации сопровождается выделением большого количества тепловой энергии. Каждый килограмм бутадиена, полимеризуясь выделяет, например, 350 больших калорий тепла. Выделяющаяся теплота сильно активирует молекулы, движение их становится всё более быстрым, а это, в свою очередь, ускоряет ход цепной реакции.
Такова сущность полимеризации — процесса, имеющего важнейшее значение в производстве синтетического каучука.
Конечно, в действительности всё обстоит гораздо сложнее, чем мы только что рассказали. Мы представили процесс полимеризации в самом простом виде для того, чтобы понять явление в принципе.
Формула натрийбутадиенового полимера по современным представлениям советских учёных, занимающихся изучением строения этого каучука по продуктам его озонирования, весьма сложна по своему строению.


Синтетический каучук