3.3. Конформация макромолекул
Конформация – это форма, которую приобретают макромолекулы данного конфигурационного состава под действием теплового движения или физических полей.
Виды конформации:
Конформация транс-зигзага
Представляет собой вытянутую цепь:
Возможно вращение вокруг связей по образующим конуса с углом при вершине 109˚28΄; движение ограничено, т. к. повернуть целый хвост за счет теплового движения трудно. При этом происходят частичные переходы транс-конформаций в свернутые (гош-конформации), а вытянутая цепь скручивается и переходит в конформацию “статистического клубка”.
Конформация "клубок"
Представляет собой хаотично свернутую цепь:
Клубок постоянно меняет свою форму за счет теплового движения.
Эта конформация может реализовываться и в растворе и в твердом теле.
Содержание полимера в клубке мало (около 5%), т.е. он является рыхлым (в промежутках находится растворитель или фрагменты других макромолекул)
Клубки имеют размер около 300-500 А˚.
Конформация "глобула"
Представляет собой плотно заполненную атомами частицу, образующими в ней макромолекулу. Содержание полимера значительно выше, чем в клубке:
Полимерные образования в "хорошем" растворителе (т.е. в котором взаимодействие между частицами растворителя и полимером больше, чем между частицами растворителя) находятся в виде набухших клубков, в "плохом" – степень набухания клубков уменьшается.
Конформация "спираль"
Представляет собой вытянутую спираль,
Характерна для биополимеров и для многих полимеров в кристаллическом состоянии.
Вопросы для самостоятельной проработки:
Какими основными параметрами характеризуются макромолекулы полимеров?
Назовите причины полидисперсности полимеров.
Какие существуют способы усреднения молекулярных масс макромолекул полимеров?
Чем отличается дифференциальное молекулярно-массовое распределение от интегрального распределения?
Перечислите виды конфигурационной изомерии макромолекул.
Какие виды конформации макромолекул полимеров Вы знаете?
Задачи для самостоятельного решения
1. Основные понятия и определения химии и физики полимеров
1.3. Понятие о конфигурации. Виды конфигурационной изомерии макромолекул
Вопросы 3501 – 3505, 3516 – 3520, 3406 – 3411, 3421 – 3423, 3312 – 3315, 3324 – 3326
1.4. Молекулярно-массовые характеристики полимеров
Вопросы 4501 – 4503, 4518 – 4521, 4404 – 4405, 4411 – 4413, 4416, 4422 – 4423, 4306 – 4310, 4314 – 4315, 4317
1.5. Дифференциальные и интегральные функции ММР
Вопросы 5501 – 5506, 5407 – 5414, 5315 - 5316
Раздел №4. Элементы, способные к образованию полимеров
Молекула полимера состоит из ряда связанных в цепь атомов:
Рассмотрим, какие элементы Периодической системы Д. И. Менделеева (ПС) способны к образованию полимерных цепей.
4.1. Кислород, сера, селен
Атомы кислорода не способны к образованию длинных линейных цепочек; они способны образовывать лишь перекиси в виде 2-4 атомов кислорода,
Rn – O – O – Rm, соединенных в единую цепь, но и эти соединения являются малоустойчивыми.
Однако, единичные атомы кислорода могут встраиваться в цепи, образованные атомами других элементов (C, P, S, Si) (см. ниже).
Атомы серы способны соединяться между собой в протяженные линейные цепи, особенно при повышенных температурах, но эти цепи при охлаждении разрушаются.
Этот эффект давно известен как обратимый переход ромбической серы в пластическую серу.
ромбическая сера пластическая сера
При понижении температуры пластическая сера превращается в кристаллическую (ромбическую) серу.
Полимеры, содержащие в главной цепи только атомы серы, не устойчивы и не имеют практического значения. Серосодержащие фрагменты с 1, 2 или несколькими атомами серы устойчивы и входят в состав ряда полимеров.
Аналогичными свойствами облают Se и Te.