This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Syntéza jiz 19. stol., osmotický tlak → koloidní hypotéza
1920 Hermann Staudinger (Nobel 1953): makromolekulární hypotéza (polymeryjsou koloidní ve vsech rozpoustedlech).
1930– vek polymeru
poly(oxyethen)poly(oxyethylen)
poly(ethylen oxid)polyethylen glykol
poly alanin[-NH-CHCH3-CO-]N
DNAcredit: wikipedie
Stupen polymerace[blend -g -m0 pic/ALA30]2/32
μ13
Stupen polymerace = pocet jednotek v retezci.Pozn.: tradicne polyethylen monomer = -CH2-CH2-
Molární hmotnost retezce
M = NMmon
Jednotky: g/mol = Da (dalton), kg/mol = kDa
Pro cca N < 20: oligomer
Príklad. Kolik by vázilo vlákno polyalaninu ([-NH-CHCH3-CO-]N, v konformaci α--sroubovice) namotané jednou okolo rovníku? 30μg
Atomová hmotnostní jednotka:
1 u = 1 amu* = (1 g/mol)/NA.= 1.660539×10−27 kg
Podle oboru a potreb se interpretuje 1 Da = 1 u nebo 1 Da = 1 g/mol.
*Termín amu se nedoporucuje, protoze muze znamenat starsí verze pred SI-revolucí 5/2019.Dnes NA = 6.02214076×1023mol−1 (presne).
Struktura polymeru3/32μ13
Mikrostruktura (primární struktura) = orga-nizace vazeb a skupin podél vlákna (napr.poradí aminokyselin v proteinu)
Sekundární struktura = lokální prostorovéusporádání (napr. α-helix, β-sheet)
Terciální struktura = slození lokálních struk-tur (protein – rízeno hlavne hydrofobní inter-akcí)
Kvartérní struktura = skládání vyssích jed-notek
myoglobin credit: wikipedie
Fáze4/32μ13
Polymer v roztoku
Tavenina, skelný prechod. . .Tg: η = 1012 Pa s
. . . Sklo (amorfní)
(Semi)krystalický: lamely, sferulity
Tekuté krystaly
credit: wikipedie
Izomerie[che/showpoly.sh]5/32
μ13
sekvencní, napr. polypropylenhlava-ocas (head-to-tail): [-CH2-CHCH3-CH2-CHCH3-],hlava-hlava (head-to-head): [-CH2-CHCH3-CHCH3-CH2-]
strukturní, napr. cis, trans polybutadien -CH2-CH=CH-CH2-
stereoizomerie – struktura okolo ctyrvazného C:izotaktický head-to-tail polypropylen, polyvinylchorid aj.:substituenty (postranní retezce) ve stejné konformaci vzhledem k retezci
syndiotaktický:substituenty se pravidelne strídají v konformaci vzhledem k retezci
ataktický:substituenty se strídají náhodne
Kopolymery (2 typy monomeru), obecne heteropolymery:strídavý ABABABABABABABABABABnáhodný ABBABAABABBABBAAABABBABblokový AAAAABBBBBAAAABBBBBBAAA
Vetvení6/32μ13
lineární
hvezdastar
dendrimer
kruhovýring
hrebencomb
zebríkladder
zesítený
Fraktály[show/fraktaly.sh]7/32
μ13
Problém: jaká je délka pobrezí?Odpoved’: zálezí na metru m:
= constm1−D
D = 1.02 pro Jizní AfrikuD = 1.25 pro západní pobrezí GB
Fraktál: geometrický útvar, která je podobný (po transformaci obsahující zmenumerítka) své cásti.Pro náhodný fraktál stací podobnost ve statistickém smyslu
(Skoro)definice fraktální dimenze:
D = limm→0
logNm
log(1/m)
kde Nm = pocet úsecek/ctverecku/krychlicek. . . o délce/strane/hrane/. . . m nutnýchk pokrytí útvaru. (1/m je pocet úsecek o délce m nutných k pokrytí jednotkovéúsecky, která má dimenzi 1.)
Fraktální dimenze[cd show;mz Kochsim.gif]8/32
μ13
Príklad. Vypoctete fraktální dimenzi úsecky o délce .Odpoved’: Nm = /m, D = lim log(/m)/ log(1/m) = 1
1 < kT < N, b3N−1/2 < || < b3, b < ξT < bN1/2:ideální na krátké skále, neideální na delsí = „neideální retezec z blobu“
Dlouhý reálný retezec31/32μ13
. . . jako „neideální retezec z blobu“ D = lim lnNln(1/m) = lim
ln(N/kT)ln(R/ξT)
dobré rozpoustedlo, ∈ (b3N−1/2, b3):retezec se chová jako náhodná procházka bez protínáníN/kT odpuzujících se tepelných blobu, velikost (end-to--end vzdálenost) je
R ≈ ξT
N
kT
0.588 Flory≈ 1/5b2/5N3/5
cím lepsí rozpoustedlo, tím mensí jsou globule, je jichvíce a retezec víc nabobtná
spatné rozpoustedlo, ∈ (−b3,−b3N−1/2):pritahující se tepelné bloby se tesne slozí do globule ovelikosti
R ≈ ξT
N
kT
1/3≈
b2
||1/3N1/3
cím horsí rozpoustedlo, tím vetsí hustota Kuhnovýchmonomeru v blobu a proto i globule
Fraktální dimenze lineárních retezcu32/32μ13
Retezec v lineární konformaci: velikost R ∝ N ⇒ D = 1
Retezec v dobrém rozpoustedle:R ∝ N0.588 ⇒ N ∝ R1/0.588 = R1.7 ⇒ D = 1.7
Retezec v θ-rozpoustedle, trajektorie Brownova pohybu:R ∝ N1/2 ⇒ D = 2