1.2.7. Конфигурация полимеров.

В целом структура полимера характеризуется его конфигурацией и конформацией.

Конфигурация – это строго определенное пространственное расположение атомов в молекуле, не изменяющееся в процессе теплового движения. Т.к. разные виды конфигурации стабильны во времени и не изменяются в процессе теплового движения, они представляют собой стабильные изомеры макромолекул. Переход из одной конфигурации в другую без разрыва химических связей невозможен.

Для полимера выделяется несколько конфигурационных уровней:

1. Конфигурация звена (характерна для полимеров с двойной связью в основной цепи). Например:

цис транс

Цис-изомеры характеризуются расположением заместителей по одну стороны от двойной связи, а транс – по разные.

В полимере цис и транс расположения атомов характерно для каждого повторяющегося звена, содержащего двойную связь. Например: макромолекула натурального каучука.

2. Оптические изомеры характеризуются наличием ассиметричного атома углерода:

D-изомер L-изомер

Оптические изомеры способны вращать плотность поляризации поляризованного света соответственно вправо или влево, т.е. имеют разные оптические свойства.

В полимере заместители m и n всегда различны, это части основной цепи, отличающиеся длиной.

Стереоизомеры – стереорегулярные полимеры, возникающие благодаря ассиметричному атому углерода.

1.2.8. Конформация полимеров.

Конформацией называется пространственное расположение атомов в молекуле, которое может меняться под действием теплового движения или внешнего поля без разрушения химических связей между атомами или группами атомов.

1. Клубок

2. Глобула

3. Прямая

4. Спираль

5. Складчатая

6. Коленчатый вал

1.2.9. Гибкость полимеров.

Макромолекула в результате теплового движения располагается не прямолинейно, как жесткий стержень, а криволинейно, причем искривления могут происходить в разных направлениях и меняться во времени.

Гибкостью макромолекул называют способность макромолекул изменять свою форму под влиянием теплового движения или внешнего поля.

Гибкость является важной особенностью полимера. При большом числе атомов в молекуле, в результате теплового движения, макромолекулы не просто искривляются, а сворачиваются и образуют молекулярный клубок.

Факторы, влияющие на гибкость:

1. Структура и связь в макромолекуле.

2. Наличие функциональных групп.

Сегмент – это отрезок полимерной цепи длиной А, положение которого зависит от положения соседних атомов звеньев.

Различают термодинамическую и кинетическую гибкость.

Термодинамическая – способность полимерной цепи изгибаться под влиянием теплового движения. Она определяется разностью потенциальных энергий двух состояний, конечного и первоначального.

∆U=U₁ – U₂

На термодинамическую гибкость влияют:

1. Химическое строение основной цепи

полиэтилен полифенилен

более гибкий

2. Природа и размер заместителя

поливинилхлорид полистирол

более гибкий

Кинетическая гибкость цепи отражает переход цепи из одного энергетического состояния в другое (U₁ → U₂) и определяется влиянием следующих факторов:

1. Величиной Е_акт

2. Температурой. С повышением температуры, гибкость полимеров увеличивается.

3. Наличие поперечных связей между макромолекулами (сетчатые полимеры). Чем больше степень сетчатости полимера, тем ниже его гибкость.