Особенности растворов полимеров
Особенности растворов полимеров:
высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;
растворение полимера происходит через стадию набухания, т.е. проникновения малых молекул растворителя в полимер. При этом полимер резко увеличивается в массе и объеме.
растворы полимеров термодинамически устойчивы (Термодинамическая устойчивость вещества является мерой возможности образования этого вещества или превращения его в другие вещества при определенных условиях) в отличие от коллоидных систем;
растворы полимеров – однофазны, коллоиды – двухфазны; растворы полимеров агрегативно устойчивы, коллоидные системы – нет;
свойства растворов полимеров обратимы, а коллоидных систем – необратимы;
растворы полимеров имеют высокую вязкость даже при большом разбавлении (до < 1%), что обусловлено длинноцепочечным строением их макромолекул
Гибкость макромолекул. Мера гибкости
Гибкость макромолекул - это их способность обратимо (без разрыва химических связей) изменять свою форму.
Причина гибкости - внутримолекулярное вращение по множеству сигма -связей в цепной мaкромолекуле. Вращение по сигма-связям в низкомолекулярных соединениях практически не изменяет их свойства. В длинных цепных макромолекулах повороты вокруг огромного числа сигма-связей приводят к переходу количества в новое качество - гибкости макромолекул.
В зависимости от условий и своего строения цепная макромолекула может принимать форму клубка, вытянутой цепи, спирали, складчатой ленты и т.п. Геометрическая форма макромолекул (линейная, разветвленная или сетчатая) при этом не изменяется.
Особенности полимеров, обусловленные гибкостью макромолекул, проявляются при деформировании полимеров. В отсутствие внешних воздействий равновесным состоянием гибкой макромолекулы является форма рыхлого клубка (максимум энтропии).
При деформации полимера макромолекулы распрямляются, а после снятия деформирующей нагрузки, стремясь к равновесному состоянию, они снова сворачиваются за счет поворотов вокруг -связей в результате теплового движения. Это является причиной высоких обратимых деформаций (эластичности) полимеров.
Свободу внутримолекулярного вращения по -связям в цепных мaкромолекулах и, следовательно, степень их гибкости ограничивают внутри- и межмолекулярные взаимодействия (водородные связи, диполь-дипольные взаимодействия и т.п.), а также объемные заместители (R).
Статистический сегмент Куна - это математическая абстракция, мера гибкости макромолекул.
Отличия полимеров от низкомолекулярных веществ
Для НМС значение молекулярной массы – константа, а для полимеров вводится понятие средней молекулярной массы, представляющей собой среднюю арифметическую из суммы молекулярных масс всех входящих в полимер макромолекул.
Из-за полидисперсности полимеры, в отличие от НМС, не имеют определенной температуры плавления. Они плавятся или размягчаются в некотором интервале температур.
ВМС, в отличие от НМС, могут существовать только в двух фазовых состояниях: в твердом и в жидком. Газообразного состояния у полимера нет из-за высокой молекулярной массы полимера. Полимеры не летучи и не могут быть переведены в газообразное состояние. При нагревании выше температуры плавления происходит термическое разложение полимеров.
Отличительной способностью ВМС является гибкость полимеров, т.е. способ-ность макромолекулы занимать в пространстве различные положения, отли-чающиеся друг от друга. Понятие гибкости макромолекулы относится только к ВМС,т.к молекулы НМС малы и не могут принимать различные формы.
Наименьшей частицей ВМС участвующей в реакции является не молекула, а элементарное звено.
В отличие от НМС свойства полимеров зависят от геометрической формы макромолекулы (палочка, спираль, клубок).
Полимеры способны к большим обратимым деформациям в высоко эластическом состоянии.
В отличие от НМС полимеры способны образовывать пленки и волокна.
В отличие от НМС растворение полимера протекает через стадию набухания.
Растворы полимера характеризуются высокой вязкостью.
