Основные отличия вмс от низкомолекулярных соединений

Развитие химии ВМС является блестящим примером подтверждения диалектического закона перехода количества в качество. Повышение молекулярной массы молекулы полимера создало качественно новый объект в химии и физике. ВМС обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств.

Молекулярная масса (М) – понятие неоднозначное для полимеров и низкомолекулярных соединений. Для низкомолекулярных соединений молекулярная масса – константа, тогда как для ВМС характерна неоднородность по величине молекулярной массы. Вследствие того что у разных молекул одного и того же полимера степень полимеризации имеет разные значения, то и молекулярная масса полимера не является величиной постоянной, как это имеет место для низкомолекулярных соединений. Для химии ВМС характерно понятие средней молекулярной массы ( ):

, (1.1)

где W_x - суммарный вес полимера (масса образца полимера), ΣN_x - общее число молекул в образце.

Величина не может однозначно характеризовать полимер, так как при одинаковой средней молекулярной массе различные образцы одного и того же полимера могут отличаться соотношением количеств различных полимергомологов. Для описания количественного распределения молекул полимера с различной молекулярной массой вводится понятие степени полидисперсности. Степень полидисперсности полимера определяется предельными значениями средних молекулярных масс фракций и выражается кривыми молекулярно-массового распределения (ММР) (рис.1.1).

1

Содержание фракций

2

Молекулярная масса

М

Рис.1.1. Кривые молекулярно-массового распределения (ММР)

различных образцов полимеров

Полимер, характеризующийся кривой 1, более однороден по молекулярной массе, чем полимер с кривой распределения 2, а следовательно, более стабилен по свойствам, хотя оба образца имеют одинаковую среднюю молекулярную массу ( ).

Характерной особенностью химии высокомолекулярных соединений является то, что наименьшей частицей, участвующей в реакции или физико-химическом процессе, является не молекула, а элементарное звено. Такое поведение полимеров связано с гибкостью их макромолекул.

Наряду с реакциями элементарных звеньев очень важное значение имеют макромолекулярные реакции, где молекула полимера ведет себя как единое целое, например, реакции сшивки цепей, когда линейный полимер превращается в сетчатый; или реакции деструкции полимеров.

Особенностью химии ВМС по сравнению с НМС является зависимость свойств от геометрической формы макромолекул. Так, линейные полимеры растворимы, плавки, а сетчатые разлагаются при плавлении, не могут быть переведены в раствор. Все процессы в полимерах замедлены, что можно объяснить малой подвижностью макромолекул. Для полимеров известны только два агрегатных состояния – жидкое и твердое, их нельзя испарить вследствие большой энергии межмолекулярного взаимодействия. Но зато для полимеров характерны три физических состояния: твердое, высокоэластичное и жидкое, переход между которыми происходит постепенно.

Следует отметить также, что в отличие от низкомолекулярных соединений состав полимеров в значительной степени определяется условиями проведения синтеза, т.е. если у НМС условия синтеза влияют только на выход продукта, то у ВМС – на строение и свойства.