Высокомолекулярные соединения. Общий курс презентация

Содержание

Гипотетическая многофункциональная искусственная наночастица будущего M. Motornov, Yu. Roiter, I. Tokarev, S. Minko, Stimuli-responsive nanoparticles, nanogels and capsules for integrated multifunctional intelligent systems, // Progress in Polymer Science, 2010, Vol. 35,

Слайд 1ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Общий курс Лысенко Евгений Александрович Доцент кафедры высокомолекулярных соединений Химического факультета МГУ

им. М.В. Ломоносова

Слайд 2

Слайд 10Гипотетическая многофункциональная искусственная наночастица будущего
M. Motornov, Yu. Roiter, I. Tokarev, S.

Minko, Stimuli-responsive nanoparticles, nanogels and capsules for integrated multifunctional intelligent systems, // Progress in Polymer Science, 2010, Vol. 35, pp. 174–211

Слайд 14? Литература

Ю.Д. Семчиков. «Высокомолекулярные соединения» М: Академия, 2003.
2. А.М. Шур. «Высокомолекулярные

соединения», М.: Высшая школа, 1981.
3. В.В. Киреев. «Высокомолекулярные соединения» М: Юрайт, 2013.
4. . А.А. Тагер. «Физико-химия полимеров», М: Научный мир, 2007
5. В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев, «Химия и физика полимеров», М: КолосС, 2007

Слайд 15Литература:

Свободные электронные источники

Учебные материалы по химии высокомолекулярных соединений + Программа +

Список литературы// - http://www.chem.msu.ru/rus/teaching/vms.html

Методические пособия к практикуму по высокомолекулярным соединениям //
http://www.vmsmsu.ru/what.html

Макрогалерея // http://www. pslc.ws/russian/index.htm

Слайд 16(-CH2-CH2-)n

Слайд 17






Основные определения полимерной химии
Синтетический гомополимер – полиакриловая кислотв




Слайд 18Основные определения полимерной химии
Природный сополимер - полипептид





Слайд 20
Адгезионные («клейкие») свойства полимеров

Слайд 21

Основное фундаментальное свойство макромолекул – ГИГАНТСКАЯ АССИМЕТРИЯ

Слайд 22
Из-за ассиметрии макромолекулы легко изгибаются и принимают различные пространственные формы, известные

как конформации





Следствие ассиметрии макромолекул – их ГИБКОСТЬ

Слайд 23МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОЛИДИСПЕРСНОСТЬ ПОЛИМЕРОВ –сущность явления





Причины полидисперности:
1 – Случайный характер синтеза (если

макромолекулы получены из мономера);
2 – Случайный характер деструкции (если макромолекулы получены деструкцией более длинных макромолекул)

Слайд 24

Среднечисловая молекулярная масса (осмометрия)
fn(i) – числовая доля макромолекул данной (i-ой) молекулярной

массы

ПОЛИДИСПЕРСНОСТЬ ПОЛИМЕРОВ –количественное описание
1 - средние молекулярные массы

Средневесовая молекулярная масса (статическое светорассеяние)

Z-средневесовая молекулярная масса (седиментационное равновесие) – физического смысла не имеет, в настоящее время практически не используется

fw(i) – весовая доля макромолекул данной (i-ой) молекулярной массы

Слайд 25
ПОЛИДИСПЕРСНОСТЬ ПОЛИМЕРОВ –количественное описание
2 – коэффициент полидисперсности
Полидисперсный образец
Монодисперсный образец
Можно показать,

что

Δ - дисперсия молекулярной массы

Kd ≥ 1 – коэффициент полидисперсности;

Количественно характеризует полидисперность полимерного вещества;
Чем больше Кd – тем больше полидисперсность (т.е. тем шире разброс по молекулярным массам среди макромолекул)

Слайд 26Вычислите среднечисловую и средневесовую молекулярные массы, а также коэффициент полидисперсности полимера,

представляющего собой смесь двух равных по молям фракций макромолекул с молекулярными массами 100 и 1000.

Задача №1

Ответ:

Среднечисловая степень полимеризации, М0 – масса мономерного звена

Средневесовая степень полимеризации,
М0 – масса мономерного звена

Слайд 27


Аналогично для весовых дифференциальных и интегральных функций
ПОЛИДИСПЕРСНОСТЬ ПОЛИМЕРОВ –количественное описание
3

– функции молекулярно-массового распределения





Гель-проникающая хроматография

Турбидиметрическое титрование

Слайд 28

среднечисловая ММ
Абцисса центра масс фигуры


ширина ММР на полувысоте -характеристика полидисперсности
пропорциональнаKd

Качественный анализ

функций молекулярно-массового распределения

Слайд 29Задача №2
На рисунке приведены весовые функции молекулярно-массового распределения для двух полимеров

1 и 2. Сравните (>, <, =, «нельзя ответить однозначно») среднечисловые и средневесовые молекулярные массы данных полимеров, а также их коэффициенты полидисперсности.

Ответ:

Слайд 30КОНФИГУРАЦИОННАЯ ИЗОМЕРИЯ
1. Топологическая изомерия
2. Изомерия положения:
«голова-голова», «голова-хвост», «хвост-хвост», изомерия положения

двойной связи
3. Цис-транс изомрия: цис- и транс-изомеры
4. Стереоизомерия: изо-, синдио- и атактические изомеры

КОНФИГУРАЦИЯ
относительное взаимное расположение атомов и атомных групп в макромолекуле,
которое задается в процессе синтеза и не может быть
изменено без разрыва связей основной цепи

Слайд 31Изомерия топологии полимерной цепи
Линейные
Разветвленные
Звездообразные
Лестничные
Сетчатые

Слайд 32Изомерия положения звеньев в цепи
Голова-голова и голова - хвост


Изомерия положения двойной

связи в цепи
Полимеризация бутадиена


Слайд 33




Цис- Транс- изомерия


Каучук (Тстеклования = -106оС)
Пластик (Тплавления = +80оС)

Слайд 34КОНФИГУРАЦИОННАЯ ИЗОМЕРИЯ
3. цис- и транс-изомеры

Слайд 35


Стереоизомерия



ПСЕВДОСИММЕТРИЧНЫЙ атом углерода

Слайд 36







Вид сверху


Стереоизомерия – изо- и синдио- изомеры

Изотатктические полимеры











llllllllll
dddddd

Слайд 37





Стереоизомерия – изо- и синдио- изомеры

Синдиотактические полимеры


ldldldldldldldldldl

Слайд 38Атактические полимеры


ldlldddlddllldlddlldl

Влияние стереоизомерии на свойства полимеров
изо-ПММА (Тст = 40°С); синдио-ПММА (Тст

= 160°С);
атактический-ПММА (Тст = 110°С).
ПММА - полиметилметакрилат

Слайд 39

КОНФИГУРАЦИОННАЯ ИЗОМЕРИЯ
примеры истинно асимметрических атомов углерода




синтетические полимеры
биополимеры

Слайд 40

Цис-, транс-изомерия
Изомерия
«голова-голова»,
«голова-хвост»,
изо-, синдио- и атактичность

Задача № 3
Перечислите все возможные изомеры

для полиизопрена

Ответ:

Слайд 41КОНФОРМАЦИЯ
Взаимное расположение атомов и атомных групп,
которое может быть изменено без

разрыва связей
основной цепи за счет внутреннего вращения вокруг
химических связей
Конформация - это пространственная форма макромолекулы,
которую она принимает в результате теплового движения.

Слайд 42иммуноглобулин
глутаминсинтетаза
Фенилалалниловая
т-РНК дрожжей
«Необычные» свойства биологических полимерных макромолекул


?
?

Слайд 44Потеря фиксированной формы при образовании углеродной цепи
метан


этан

пропан

Слайд 45


Потеря фиксированной формы при образовании углеродной цепи
бутан

Слайд 46Потеря фиксированной формы при образовании углеродной цепи
пентан




Слайд 47
Потеря фиксированной формы при образовании углеродной цепи
CnH2n+2, n >> 1

Слайд 48КОНФОРМАЦИОННАЯ ИЗОМЕРИЯ синтетических полимеров
КОНФОРМАЦИОННАЯ ИЗОМЕРИЯ биологических полимеров
макромолекулярный клубок
(денатурированные биополимеры)
стержень
(фибриллярные белки)
глобула
(глобулярные белки)

Слайд 49Статистический клубок – количественное описание

Среднеквадратичное расстояние между концами цепи
Среднеквадратичный радиус

инерции



Слайд 50

Модель свободно-сочлененной цепи

Реальная цепь



Бестелесная цепь с фиксированными валентными углами



Свободно-сочлененная цепь






n =

2P – 1 ≈ 2P

L – контурная длина цепи (расстояние между концами цепи полностью вытянутой макромолекулы

n - число связей, l – длина одной связи

Для виниловых полимеров

S – степень свернутости; показывает, во сколько раз макромолекула самопроизвольно уменьшает свои размеры

Слайд 51Модель свободно-сочленённой цепи – функции распределения звеньев внутри клубка




Слайд 52специфика поворотной изомерии для звеньев полимерной цепи
Для диады связей вращение последующей

связи относительно предшествующей возможно в пределах окружности, заданной валентным углом θ

Слайд 53

Модель цепи с фиксированными валентными углами и
свободным внутренним вращением










Слайд 54Заторможенность вращения вокруг С-С связей. Конформационный анализ молекулы этана.

Слайд 55поворотная изомерия на примере дихлорэтана

Слайд 56Заторможенность вращения вокруг С-С связей. Конформационный анализ молекулы бутана

(модель участка цепи полиэтилена).

Слайд 57специфика поворотной изомерии для звеньев полимерной цепи
В полимерной цепи вращение последующей

связи относительно предшествующей возможно в пределах сегмента окружности, заданного углом заторможенного внутреннего вращения φ

Макромолекула сворачивается в макромолекулярный клубок

Вращение каждой последующей связи относительно предшествующей определяет гибкость макромолекулы

Слайд 58

Модель цепи с фиксированными валентными углами
и заторможенным внутренним вращением







Эффект кооперативности

Слайд 59Использование понятия сегмента Куна для оценки гибкости полимерных молекул.


=



Lреал = Lидеал = NA



Слайд 60Сегмент Куна – количественный критерий гибкости макромолекул

Слайд 61Дана макромолекула полиэтилена степени полимеризации 800. Рассчитайте:
контурную длину макромолекулы;
среднеквадратичное расстояние

между концами цепи;
степень свёрнутости исходя из:

(а) модели свободно-сочлененной цепи (длина С-С связи - 0.154 нм);
(б) модели цепи с фиксированными валентными углами и свободным внутренним врашением (длина С-С связи – 0.154 нм; валентный угол ∠С-С-С = 109.5о; cos(180-109.5)о = 0.334; sin(109.5о/2) = 0.817 ;
(в) используя экспериментально установленное значения статистического сегмента Куна для полиэтилена (длина сегмента - 2 нм, количество мономерных звеньев в сегменте - 8). Какой из этих расчётов наиболее близок к реальности?

Задача №4

Ответ:

(а) L = 246. 4 нм; = 6.2 нм; S = 40;
(б) L = 201. 3 нм; = 8.7 нм; S = 23;
(а) L = 200 нм; = 200 нм; S = 10;

Слайд 62Величина ΔU определяет термодинамическую гибкость Чем меньше ΔU, тем больше термодинамическая

гибкость макромолекулы

Кинетическая и термодинамическая гибкость

Величина U0 определяет кинетическую гибкость. Чем меньше U0, тем больше кинетическая гибкость макромолекулы

Слайд 63Основные классы наиболее распространенных полимеров
Карбоцепные
Гетероцепные
Полиоксиды
Полиэфиры
Полиамиды
Поликарбонаты
Полиуретаны
Полимочевины
Полисилоксаны и др.

Похожие презентации

Методы исследования наноструктурных композиционных электродов 518
Виды присадок к моторному топливу 298
Вода. Состав и строение молекулы 554
Поліетилен 306
Проект познавательно-исследовательской деятельности. Удивительная соль 369
Коррозия и защита металлов 389

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика