книги из ГПНТБ / Эскин В.Е. Рассеяние света растворами полимеров

535

Э85 УДК 535.36

16 $0$

основных свойствах полимерных молекул, что очень важно для современной физической химии и молекулярной биологии.

Автором настоящей книги проведено много оригинальных работ в этой области. В отечест­ венной литературе до сих пор не было ни одной монографии, посвященной светорассеянию в по­ лимерах.

Книга рассчитана иа студентов вузов и науч­ ных работников, специализирующихся по физике, биофизике, физической химии и химии высоко­ молекулярных соединений.

Рисунков 129, таблиц 22, библиография 718 названий.

©Издательство «Наука», 1973.

0234—1841 Э 042 (02) -73 122-73

ОГЛАВЛЕНИЕ

туру молекул растворенных сополимеров, избирательное сорбирование полимерной цепью молекул смешанного растворителя, процессы молекулярной ассоциации (агре­ гации) в растворе. Измерения размеров макромолекул светорассеянием используют для изучения равновесной гибкости полимерных ценен и связи ее с химической структурой полимера, конформационных превращений (переходов) макромолекул. Многие важные применения возникают при сочетании светорассеяния с другими ме­ тодами исследования полимеров, в частности с виско­ зиметрией.

Из этого (неполного) перечня видно, что применения светорассеяния к изучению структуры и свойств макро­ молекул весьма многообразны. Относящиеся к этим при­ менениям экспериментальные результаты разбросаны по множеству журнальных статей и нуждаются в система­ тизации. Последняя необходима не только для жела­ ющих ознакомиться с методом и овладеть им, по также для того, чтобы подвести некоторые птогн 25-летпего его развития и наметить наиболее перспективные на­

В ней рассмотрены различные аспекты исследований структуры н свойств макромолекул в растворах, при ко­ торых используют метод рассеяния света. Мы не каса­ емся здесь проблем, возникающих в теории рассеяния света низкомолекулярпымп жидкостями, достаточно по­ дробно изложенных в ряде отечественных и иностран­ ных монографий (см., например, [1, 8]) . Теоретические вопросы метода изложены и обсуждены лишь в той ме-.

гие) применения метода светорассеяния нашли в книге определенное отражение. Различные вопросы освещены, однако, не одинаково подробно. За немногими исключе­ ниями, эти применения касаются синтетических полиме­ ров. Исследования биополимеров и особенно полиэлектролнтов освещены здесь в значительно меньшей степе­ ни. Это ограничение частично компенсируется тем, что теоретические (гл. 1) и методические (гл. 2) основы

светорассеяния приложимы в равной мере ко всем клас­

ских вопросов опущены описания приборов, уже име­ ющиеся в других изданиях. Уделено лишь место новей­ шим приборам, открывающим перед, методом новые воз­ можности. Сказано также о калибровке и о факторах, которые следует учитывать для получения доброкаче­ ственных результатов пли при самостоятельном созда­ нии новых приборов. В то же время о некоторых вопро­ сах (например, о рассеянии света многокомпонентными системами) в книге лишь упомянуто. Наконец, рассе­ яние света концентрированными растворами полимеров (как и некоторые другие вопросы, не имеющие прямого отношения к структуре макромолекул) не отражено во­ все. Подробная библиография должна помочь читате­ лям лучше ознакомиться с теми вопросами, которым в книге уделено мало места.

Таким образом, эта книга не может претендовать на исчерпывающее изложение всех вопросов, связанных с рассеянием света растворами полимеров. Для такого изложения понадобилось бы по крайней мере удвоить ее объем. Разумеется, кроме ограниченного объема, отбор материала книги в значительной степени обус­ ловлен кругом интересов автора и его собственным опытом.

Наиболее полные и надежные сведения о структуре и свойствах макромолекул получают путем сопоставле­ ния и обобщения результатов исследования их всем комплексом методов современной физико-химии полиме­ ров: гидродинамических (вязкость, диффузия, седимен­ тация), оптических (динамическое и электрическое двой­ ное лучепреломление растворов, рассеяние света, опти­ ческая активность), спектроскопических (инфракрасная, ультрафиолетовая и ядерная магнитная спектроскопия). В особенности это относится к изучению таких деталей структуры макромолекул, как характер и степень внут­ римолекулярной упорядоченности и природа конформационных превращений (переходов).

В связи с этим одна из главных целей, которыми руководствовался автор при написании этой книги,— уточнить место и возможности светорассеяния в общей проблеме молекулярной морфологии полимеров (прежде всего синтетических).

Более полное представление о содержании книги можно получить, ознакомившись с оглавлением. Здесь

методами), во многих случаях в ней обсуждены вопро­ сы, относящиеся к структуре и поведению макромолекул в растворах, в том числе еще не решенные или дискус­ сионные. Автор надеется, что такой характер изложения даст читателю ориентировку в соответствующих вопро­ сах и облегчит работу тем, кто намерен использовать метод светорассеяния при исследовании полимеров.

В. Эскин

Глава 1

ТЕОРИЯ РАССЕЯНИЯ СВЕТА РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ

§ 1. Основные соотношения

Вполне однородная среда не способна рассеивать свет, так как вторичные световые волны, испускаемые

чистой (оптически «пустой») жидкости обусловлено флуктуациями плотности в объемах, малых по сравнению с кубом длины световой волны (см. [1, 2, 8]) . В растворах к этому добавляется рассеяние света на флуктуациях концентрации растворенного вещества в объемах того же порядка величины. С последним связана интенсив­

Вычислим интенсивность избыточного рассеяния све­ та разбавленным раствором полимера. Ограничимся по­ ка случаем, когда растворенные молекулы малы сравни­ тельно с длиной световой волны (<А./20). В этом случае смещения электрических зарядов под действием перио­ дического поля падающей поляризованной волны

ми в одной и той же фазе, а рассеивающую свет моле­ кулу рассматривать как точечный дипольный излуча­ тель. (Здесь и далее: v — частота падающего света, х — координата молекулы в направлении его распростране­ ния, t — время, А,— длина световой волны в растворе.)