20228

Полімерні молекули. Полімерний клубок. Формула Флорі

Доклад

Физика

Полімерні молекули – ланцюги з великої кількості ланок вони можуть відрізнятися складом однакові ланки або різні степенем гнучкості числом гілок та заряджених груп. Найпростіша полімерна молекула – послідовність великої кількості атомних груп з`єднаних у ланцюг ковалентними хімічними зв`язками. N масі ланцюга. Полімерний ланцюг має N 1 N 102 104 Полімерні молекули поділяються на лінійні та тривимірні.

Украинкский

2013-07-25

62 KB

2 чел.

12.Полімерні молекули. Полімерний клубок. Формула Флорі.

Полімерні молекули – ланцюги з великої кількості ланок, вони можуть відрізнятися складом (однакові ланки або різні), степенем гнучкості, числом гілок та заряджених груп.

Найпростіша полімерна молекула – послідовність великої кількості атомних груп, з`єднаних у ланцюг ковалентними хімічними зв`язками. Наприклад, молекула поліетилену

Основна характеристика полімерної молекули – число ланок N, яка називається ступенем полімеризації. N~ масі ланцюга.  Полімерний ланцюг має  N>>1 (N~102 104)

Полімерні молекули поділяються на лінійні та тривимірні.

Лінійні – кожна ланка з`єднана лише з сусідніми ланками- полімерний ланцюг (н-д поліетилен). Строго лінійних молекул мало. Всі вони розгалужені, тобто до ланок приєднані 3 і більше сусідніх ланок. У розгалудж. виділяються основний ланцюг та бічні гілки.

Полімерні молекули, з`єднані між собою хімічними зв`язками так, що утвор. тривимірна просторова сітка  - тривимірні. Полімерний ланцюг вважають таким, що склад. із жорстких ланок, що можуть обертатись одна навколо іншої по конусах валентних кутів.

Полімерний ланцюг має  велику кількість степенів вільності. Тому величини, що характеризують молекулу, є статистичними середніми по всім можливим конформаціям.

Середній квадрат радіуса інерції   , де  - середній квадрат відстані і – тої ланки від центра тяжіння молекули. Для знаходження середнього квадрату відстані між кінцями ланцюга  реальна полімерна молекула замінюється моделлю вільно з`єднаного ланцюга (ВЗЛ) :

ланцюг, в якому кут при обертанні не зберігається, ланки є безтілесними і обертання є вільним ( -кут внутрішнього обертання, - валентний кут).  . Форма, яку приймає флуктуючий ланцюг – статистичний клубок. Ланцюг має  N ланок, довжина в`язі – b, то  , а

Розрізняють щільний клубок (глобула): , розріджений клубок (стат. клубок):. Відмінності:

  •  клубок містить значну кількість пустот (флуктуації являють собою загальмоване обертання: коливання + стрибок);
  •  у глобули пустоти відсутні (флуктуації малі)

Нехай R0  - розмір ідеального клубка, R – розмір клубка, в якому враховані об`ємні взаємодії.  для ВЗЛ, l – довжина ланки. Введемо фактор набрякання :

Клубок намагається прийняти згорнуту конформацію – відповідає максимум ентропії.

Загальний вираз для вільної енергії клубка: ,

- доданок пов`язаний з пружністю,   - доданок, що відповідає моделі ВЗЛ.

Умова рівноваги – мінімум вільної енергії

,   - формула Флорі

Набряклий клубок більше за розмірами ніж ідеальний клубок, це пов`язаний із об´ємною взаємодією.