9.4 Полимеры

Кроме рассмотренных выше твердых тел и жидкостей существуют еще вещества, называемые полимерами. Полимерные вещества состоят из очень больших линейных или разветвленных молекул – макромолекул. Макромолекулы содержат огромное число валентных связанных атомов, образующих повторяющиеся группы – мономерные молекулы. Число мономерных молекул, входящих в состав макромолекулы, называют степенью полимеризации.

Например, молекула полиэтилена представляет собой цепочку из 5000 мономеров этилена СН₂ = СН₂:

При разрыве цепочки на короткие участки свойства макромолекулы сохраняются. Полимеры бывают одномерные и трехмерные. Полимеры, у которых макромолекулы состоят из мономерных единиц различной химической природы, называются сополимерами. Если макромолекулы достаточно гибкие, то они могут сворачиваться в клубки, называемые глобулами. Другим простейшим структурным элементом полимеров являются пачки. Глобулы и пачки при слиянии образуют более сложные структуры полимеров. Из полимеров могут образовываться волокна и пленки.

Механические свойства полимеров являются сочетанием свойств твердых и жидких тел. Они прочны, но в то же время способны к различным механическим деформациям. Высокая эластичность полимеров проявляется только в некотором диапазоне температур, ниже которого полимер становится твердым и хрупким, а выше – пластичным.

Высокая эластичность присуща всем полимерам. Полимеры с сетчатой пространственной структурой, у которых высокая эластичность проявляется при комнатных и более низких температурах, обычно называют резинами.

Вопросы для самоконтроля

1. Запишите уравнение Ван-дер-Ваальса для реального газа. Изотермы Ван-дер-Ваальса.

2. Фазовые переходы газ-жидкость. Что такое упругость пара?

3. Какое состояние называется насыщенным паром?

4. Что такое состояние растянутой жидкости?

5. Какой процесс называется испарением, а какой конденсацией?

6. Запишите равенство Клапейрона-Клаузиуса.

7. Что называется текучестью жидкости?

8. Что вызывает у жидкости особые явления, которые носят название поверхностных?

9. Что называется поверхностной энергией?

10. Какое явление называется Лапласовским?

11. Что такое смачивание?

12. Что называется капилляром? Как определить высоту поднятия смачивающей жидкости в капилляре?

13. Какие тела называются кристаллическими, а какие аморфными?

14. Что такое монокристаллы и поликристаллы?

15. Перечислите основные группы кристаллов.

16. Что такое полиморфизм?

17. Сублимация, плавление и кристаллизация твердых тел.

18. Сформулируйте закон Дюлонга-Пти для жидких и твердых тел.

Основные термины и понятия

Реальный газ, силы притяжения, изотермы Ван-дер-Ваальса, критические параметры, закон соответствия состояний, фазовые переходы; жидкая, газообразная, твердая фазы; насыщенный пар, растянутая, перегретая жидкость, испарение, конденсация, кипение, динамическое равновесие, точка инверсии, свободная поверхность, ближний порядок, текучесть жидкости, поверхностное натяжение, лапласовское давление, поверхностно-активные вещества, флотация, смачивание, капиллярные явления, мениск, твердое тело, кристаллы, аморфные тела, кристаллическая решетка, изотропность, анизотропия, монокристаллы, поликристаллы, сингония, кристаллиты; ионные, атомные, металлические, молекулярные кристаллы; валентность, ковалентная связь, полиморфизм, модификация; сублимация, возгонка, плавление, кристаллизация, стеклование, полимеры, сополимеры, глобулы, пачки, резины.