Полимерные соединения и их применение. Максанова Л.А - 33 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

II. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ФИЗИКО-ХИМИИ
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
II.1. Гибкость макромолекулярной цепи.
Физико-химические, механические, электрические и
другие свойства высокомолекулярных соединений и их по-
ведение в различных условиях согласно теории химическо-
го строения А. М. Бутлерова будут определяться строением
макромолекул. Одним из наиболее важных свойств является
гибкость макромолекулярных цепей. Макромолекулы име-
ют большое число внутренних степеней свободы, которые
обусловлены вращением простых σ-связей с сохранением
валентного угла. Одна часть молекул может повернуться
относительно другой вокруг направления этой ординарной
связи, как направление оси вращения. Однако такое внут-
реннее вращение в молекулах не происходит совершенно
свободно. Для осуществления поворота атомов и групп во-
круг С-С связи, необходимо затрачивать определенную
энергию. Этому вращению препятствует взаимодействие
между соседними обрамляющими цепь атомами или груп-
пами, а также между атомами или группами соседних уча-
стков других макромолекул.
Рассмотрим внутреннее вращение на простейших мо-
лекулах этана (рис. 6) и 1,2-дихлорэтана (рис. 8). Несмотря
на равноценность атомов водорода и их предельное сим-
метричное расположение, внутреннее вращение С-С связи
этана сопровождается изменением потенциальной энергии
молекулы (рис. 7), т.е. вращение заторможенное. Величина
этой энергии, или изменение потенциальной энергии (U)
молекулы являются функцией угла поворота ϕ, описывается
уравнением: U=1/2 U
о
(1-cosϕ), где 1/2 U
о
-амплитуда потен-
циальной энергии ; ϕ-угол поворота.
Рис. 6. Конформация молекулы этана
а- транс-форма; б- цис-форма
Рис. 7. Изменение потенци-
альной энергии при внут-
реннем вращении этана.
Минимум энергии соответ-
ствует транс-форме
На рис. 7 показана зависимость потенциальной энергии от
угла поворота для симметричных молекул этана.
Рис.8. Конформация молекулы дихлорэтана:
а - транс-форма; б – цис-форма
Более сложные конфигурации имеют несимметричные
молекулы относительно оси вращения, например, в соеди-
II. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ФИЗИКО-ХИМИИ
  ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

      II.1. Гибкость макромолекулярной цепи.
     Физико-химические, механические, электрические и
другие свойства высокомолекулярных соединений и их по-
ведение в различных условиях согласно теории химическо-       Рис. 6. Конформация молекулы этана     Рис. 7. Изменение потенци-
го строения А. М. Бутлерова будут определяться строением      а- транс-форма; б- цис-форма            альной энергии при внут-
                                                                                                       реннем вращении этана.
макромолекул. Одним из наиболее важных свойств является                                              Минимум энергии соответ-
гибкость макромолекулярных цепей. Макромолекулы име-                                                     ствует транс-форме
ют большое число внутренних степеней свободы, которые
обусловлены вращением простых σ-связей с сохранением          На рис. 7 показана зависимость потенциальной энергии от
валентного угла. Одна часть молекул может повернуться         угла поворота для симметричных молекул этана.
относительно другой вокруг направления этой ординарной
связи, как направление оси вращения. Однако такое внут-
реннее вращение в молекулах не происходит совершенно
свободно. Для осуществления поворота атомов и групп во-
круг С-С связи, необходимо затрачивать определенную
энергию. Этому вращению препятствует взаимодействие
между соседними обрамляющими цепь атомами или груп-
пами, а также между атомами или группами соседних уча-
стков других макромолекул.
     Рассмотрим внутреннее вращение на простейших мо-
лекулах этана (рис. 6) и 1,2-дихлорэтана (рис. 8). Несмотря
на равноценность атомов водорода и их предельное сим-
метричное расположение, внутреннее вращение С-С связи
этана сопровождается изменением потенциальной энергии
молекулы (рис. 7), т.е. вращение заторможенное. Величина
этой энергии, или изменение потенциальной энергии (U)
молекулы являются функцией угла поворота ϕ, описывается                    Рис.8. Конформация молекулы дихлорэтана:
                                                                                  а - транс-форма; б – цис-форма
уравнением: U=1/2 Uо (1-cosϕ), где 1/2 Uо -амплитуда потен-
циальной энергии ; ϕ-угол поворота.                               Более сложные конфигурации имеют несимметричные
                                                              молекулы относительно оси вращения, например, в соеди-

Страницы