Лекция Полимерлер молекуласының негізгі қасиеттері
Тізбектік макромолекулалардың иілгіштігі. Полимерлердің макромолекулаларының конфигурациясы және конформациясы
жүктеу/скачать 130,06 Kb.
|
лекция 3
- Бұл бет үшін навигация:
- Бақылау сұрақтары
| 1.8 Тізбектік макромолекулалардың иілгіштігі. Полимерлердің макромолекулаларының конфигурациясы және конформациясы
Заттардың физикалық қасиеттері олардың химиялық құрылысына байланысты. Полимерлердің физикалық қасиеттері және химиялық құрылысы арасындағы байланыс өте күрделі. Бұл химиялық құрылыстың макромолекуланың иілгіштігіне әсер етуі арқылы байқалады. Тізбектің иілгіштігі полимердің маңызды макроскопиялық қасиеттерін анықтайтын негізгі сипаттамасы. Ол жылу қозғалысы немесе сыртқы ортаның әсерінен макромолекуланың пішінін өзгертуге бейімділігі. Макромолекула құрылысының негізгі ерекшелігі – оның ұзындығының көлденең қатынасының өте үлкен шама екендігінде. Көлденең өлшемдері бірнеше ангстрем және ұзындығы бірнеше мың осындай бірлік болатын полимердің макромоле-куласының иілгіштігі, ұзындығы бірнеше жүз мм, диамтері 0,1 мм жұқа сыммен тең. Бұл жағынан алып қарағанда төменгі молекулалық қосылыстардың жоғарыға өтуі қысқа қатты бөліктердің ұзын, иілгіш кесінділерге ауысуына ұқсайды. Мысалы, ММ-сы 20000-ға тең полиэтилен үшін оның ұзындығының көлденең өлшемдеріне қатынасы шамамен 2000-ға жуық. Ұзындықтың диаметрге қатынасы осындай болғанда кез-келген материалдан жасалған сым иілгіш келеді. Сондықтан макромолекуланың иілгіштігі жоғары. -С-С- байланысы осы байланыс бағытымен молекуланың бір бөлігінің және басқа бөлігінің айналуына бөгет жасай алмайды. Осыған байланысты кейбір сызықтық полимерлердің пішінінің өзгеруі валенттік бұрыштардың немесе химиялық байланыстардың деформациясынсыз іске асуы мүмкін. Мұндай іштей айналуға көрші атомдардың немесе топтардың, әр түрлі тізбектік молекулалардың көрші бөліктерінің өзара әрекеттесуі бөгет жасайды. Сондықтан молекуланың бір бөлігін басқа бөлігіне қатысты бұру үшін шамамен молекуланың құрылысына және химиялық құрамына байланысты болатын күш жұмсау керек. Полимерлердегі ішкі айналудың мүмкіндігі химиялық құрамы мен құрылысына, ортаға байланысты өте үлкен аралықта өзгере алатын макромолекуланың иілгіштігін арттырады. Макромолекуланың иілгіштігі және өте жоғары ұзындығы оның полимерлерге тән барлық ерекше қасиеттерін түсіндіреді. Полимерлердің қасиеттері мен олардың тізбегінің иілгіштігі арасындағы байланысты орнату үшін ЖМҚ-дағы жылу қозғалысының механизміне тоқталайық. Қатты төменгі молекулалық денелерде жылу қозғалысы атомдар мен молекулалардың, сұйықтарда молекулалардың бір тепе-теңдік күйден екіншісіне секіріп отыратын тербелістерімен, ал газдарда молекулалардың ретсіз үдемелі және айналмалы қозғалысы арқылы іске асады. Полимер үшін бір уақытта барлық молекулалардың үдемелік немесе тербелу, айналу қозғалыстары мүмкін емес; полимердің макромолекуласының өте ұзын болатындығынан, оның көрші макромолекулаларымен әрекеттесу энергиясы химиялық байланыс энергиясынан әлдеқайда көп. Сондықтан макромолекуланың бірдей қозғалуы химиялық байланыстың үзілуіне әкеліп соқтырады. Бірақ тізбектік макромолекулалардың өте иілгіштігінен олардағы жылу қозғалысын іске асырудың басқа бір мүмкіндігі бар. Яғни, полимерлерде жылу қозғалысы тізбектің алыс жатқан бөліктерінің жағдайын өзгертпей, иілгіш макромолекуланың жеке бөліктерін жылжыту арқылы жүреді. Өзін кинетикалық тәуелсіз көрсететін макромолекуланың тізбегінің бөлігін сегмент деп атайды. Сегмент шамасы – макромолекула иілгіштігінің өлшемі. Иілгіш макромолекулалардың сегменті 10-15 қарапайым буындардан, ал қатты тізбектердің сегменті бірнеше жүздеген буындардан тұрады. Жылу қозғалысының әсерінен тізбектік макромолекулалар бұралып, ширатылып өзінің пішінін өзгертеді. Егер жылу қозғалысы айтарлықтай белсенді болса, онда тізбектік макромолекулалар өзіне ыңғайлы барлық пішінді ала алады. Бір-бірінен айырмашылығы атомдардың орналасу ретімен емес, қайтымды ішкі айналу жолымен пайда болатын иілгіш макромолекуланың әр түрлі пішіндерін конформация деп атайды. Макромолекулалар әр түрлі конформация мен конфигурацияғы ие бола алады. Конфигурация – бір-біріне химиялық байланыстың үзілуінсіз өте алмайтын стереоизомерлердің кезек-тілігімен және жиынтығымен анықталатын молекуладағы атомдардың кеңістікте орналасуы. Конфигурация полимердің тізбегін синтездеу кезінде қалыптасатын химиялық құрылым. Макромолекуланың белгілі бір тұрақты конфигурациясы болады. Полиизопреннің цис-конфигурациясы – табиғи каучук (1.8.1-ші сурет), транс – гуттаперча (1.8.2-ші сурет). H3С Н3С С=CH CH2 CH2 C=CH / \ / \ / \ / \ …H2C CH2 C=CH CH2 CH2-... / H3C 1.8.1-ші сурет. Полиизопреннің цис-конфигурациясы H3C CH2 CH2 C=CH … H3C / \ / CH3 CH2 C = CH CH2 \ / \ / C=CH CH2 / …CH2 1.8.2-ші сурет. Полиизопреннің транс-конфигурациясы Бір конфигурацияның екіншісіне өтуін буындарды бұзумен туғызу мүмкін емес; полимерлік тізбектер, конфигурация өзгермей-ақ, әр түрлі конформация-ларда бола алады. Макромолекуланың конформацияларының бірнеше түрі бар: шумақ тәрізді макромолекула – жылу қозғалысының әсерінен пайда болатын жинақталған конформация; керілген таяқша конформациясы (мүйіз түрінде); сфералық конформация (глобулярлық); коленвал; қатпарлық; оралым (спираль тәрізді). Полимердің ММ-сы артуы оның жинақталу дәрежесімен және конфор-мация санымен симбатты түрде тәуелді. Температураның төмендеуі немесе полимерде полярлы немесе өлшемдері үлкен орынбасарлардың болуы макромолекуланың иілгіштігін төмендетеді. Бақылау сұрақтары 1. «ЖМҚ-дың химиясы» пәнінің маңызы. 2. ЖМҚ-дың адамзат өміріндегі және табиғаттағы маңызы. 3. Полимерлік материалдардың түрлері. 4. Полимерлер туралы ғылымның даму тарихы. 5. Орташа полимерлену дәрежесі. 6. ЖМҚ-дың жіктелуі. 7. Полимерлердің терминологиясы. 8. Полимерлердің номенклатурасы. 9. Полимерлердің төмен молекулалық қосылыстан негізгі айырмашылықтары. 10. Полимерлердің орташа ММ-сының орташа мәндері. 11. Полимерлердің полидисперстік дәрежесі. 12. Тізбектік макромолекулалардың иілгіштігі. 13. Сегменттің шамасы. жүктеу/скачать 130,06 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|