2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 12:07 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1175
Munin в сообщении #1151525 писал(а):
Обычно слово "димер" само по себе не употребляется

В смысле "две молекулы + межмолекулярное взаимодействие" очень даже употребляется. :wink: А как аналог "полимер" -- не так часто, но бывает (см. сообщение Droog_Andrey)

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 19:02 
Аватара пользователя


22/02/16
15
DxDy Community *)
Munin в сообщении #1151381 писал(а):
Для всех полимеров, кроме полиэтилена, и может быть, ещё парочки, это всё выглядит очень логично. Посмотрите на формулы поливинилхлорида, полистирола, полисахаридов. Полипептидов, наконец.


Политетрафторэтилен

Изображение
Изображение


А почему тетра? Наверно, потому, что молекула в форме тетраэдра?

Поливинилиденфторид

Изображение
Изображение

Полипропилен

Изображение
Изображение


Как запомнить все эти сложные названия и как запоминаете их вы? Сейчас синтезировано около 3 млн полимеров, как химики не путаются в названиях? :shock:

Ранее я задавала вопрос о том, почему нельзя сократить $CH_2 CH_2$ по n до $CH_2$ по n... А сегодня на сайте http://svarka-pp.ru/tehnologii/chem-otlichaetsya-polietilen-ot-polipropilena/встретила запись:

Различие химических формул
Химическая формула полиэтилена: $(CH_2)_n$
Химическая формула полипропилена: $(C_3H_6)_n$

А как получили $(C_3H_6)_n$ из $CH_2 - CH(CH_3)$? просто взяли и сложили все углероды и все водороды (очень похоже на "упростите выражение" :lol: )?

Интересный вопрос: а если взять гранулы полипропилена и нагреть до 250 градусов, то в какой форме он окажется? Если плотность у полимеров 0.9 - 1.45, то это очень близко к воде, верно? Значит это будет что-то очень жидкое (или жидкое густое?)? 250 градусов ведь это не так уж и много, а значит можно нагреть где-нибудь на костре, а потом залить в форму как свинец. Можно ли таким образом изготовить себе что-нибудь интересное (при наличии интересной формочки)?

Возникает вопрос №2: Предположим на костре расплавили и залили в форму. Расплав застыл, что мы получили? Не ориентированный полимер? А если мы снова чуть-чуть нагреем, так чтобы наше изделие начало "ползти" и растянем изделие в 100 раз! Получим ли мы ориентированный полимер с новыми свойствами?

У нас складывается очень интересная и полезная беседа, поэтому позволю себе спросить у вас еще несколько вопросов :D .

Я не совсем уловила сути, но преподаватель рассказывал о том, что движение(присоединение) молекулы углерода дальше по цепочке есть процесс случайный. Такой же случайный как и движение молекулы в газе. Как я понимаю речь идет об этом:

Изображение


Для того чтобы предсказать, где окажется молекула газа через время необходимо посчитать дисперсию (а вот дисперсию чего, так и не поняла). Можно и через дифференциальное уравнение, но хочется узнать о дисперсии. Преподаватель взял начальную точку и вектор указывающий положение молекулы в пространстве $R_n$. Спустя какое-то время молекула проходит еще какое-то расстояние (описываемое вектором L)и ее конечное положение равно $R_n+L$ (векторная сумма). То есть следующее положение молекулы будет описываться так: $R_{n+1} = R_n + L$ (векторная сумма). Если посчитать дисперсию, то мы получим формулу процесса случайного блуждания молекулы или как его еще называют закон диффузии: $R_n = \sqrt{n}L$, где n это чисто соударений, а L длинна свободного пробега или если перенести на полимеры, то n - количество звеньев, L - расстояние между молекулами углерода. Возникает вопрос: если мы подставим n и L в закон диффузии, то мы получим длину молекулы? В качестве n мы взяли $10^4$, а расстояние между молекулами 1 ангстрем. Перемножив получаем, что длинна молекулы с количеством звеньев 10 тысяч равно 10 нанометрам. Все верно?
*Что самое интересное, усредненное удвоенное векторное произведение равно 0, но почему $(2(R_nL)) = 0$?
Правда ли, что новый углерод, который хочет присоединиться к цепочки может это сделать с 5 разных сторон? Мы рисовали вот такую картинку, вероятно, она показывает это

Изображение


А потом взяли шар радиуса $R_n$ (не понимаю, оно как то связанно с предыдущей мыслью или нет?)

Изображение


И выполнили несколько математических приемов, которые немного не ясны:
1. $(2\sqrt{n}L)^3$ - это мы пытались считать объем клубка молекулы полимера? почему там двойка участвует?
2. $nL^3$ - это мы пытались посчитать объем самого полимера? Где $L^3 $это объем одного атома углерода, тогда почему в объем мы не включаем наш водород или что-то там еще? или мы условно берем чисто цепочку из углерода?

А потом еще и пытаемся считать плотность:

$p = \frac{nL^3}{8n^3L^3}$ получаем $\frac{1}{10^3}$ и оказывается, что объем который занимает полимерная молекула в таком шаре равна 0,1%. Мне не понятно, почему в знаменателе $8n^3L^3$, ведь мы же находим отношение объема молекулы полимера к объему шара, верно? Объем шара ведь $\frac{4}{3}$$\pi R^3$

P.S. Друзья! Пример с рукопожатием о котором вы писали просто великолепный! Нашла даже иллюстрацию к этому примеру:

Изображение


только тут немного не верно нарисовано.. Зеленые руки у них появляются после того как у них оторвут одну связь, а если одной связи нету, то это уже не мономер, а на картинке это мономер. Верно рассуждаю? :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 19:31 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
16/11/17
63897
Кстати, я всё про полисахариды да про полисахариды, а какая формула у полисахарида? $[-(\mathrm{HCOH})_m-]_n$!

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 19:41 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1952
Минск, Беларусь
Munin, нет, не такая. Вообще простейшие моносахариды имеют общую молекулярную формулу $\rm{C_nH_{2n}O_n}$, но полисахариды получаются из них не полимеризацией, а поликонденсацией (с отщеплением молекул воды по месту связывания мономерных звеньев), поэтому получается состав $\rm{C_nH_{2n-2}O_{n-1}}$.

Приставка "поли" означает "образованные из большого числа подобных структурных единиц", но образованные не обязательно в реакции полимеризации. Например, полиэтилентерефталат образуется при сополиконденсации этиленгликоля и терефталевой кислоты.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 20:23 
Заслуженный участник


06/07/11
3760
Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
А почему тетра? Наверно, потому, что молекула в форме тетраэдра?
:mrgreen:
Нет. Потому что в этилене 4 атома водорода замещены фтором.
Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Сейчас синтезировано около 3 млн полимеров, как химики не путаются в названиях?
Когда-то давно, когда известных веществ было мало, их именовали как бог на душу положит: метан, этан, уксусная кислота, глицерин и прочее. Потом, когда веществ стало слишком много, придумали такую систему, чтобы по структуре молекулы можно было дать название, а по названию - восстановить структуру. Молекулы в органике именуются следующим образом: прямая углеродная цепочка плюс атомы водорода для всех свободных связей атомов углерода - это как бы "базовая комплектация", а далее каждое изменение структуры (заместители водорода, двойные и тройные связи) меняет название.
Изначальный "базовый" ряд: метан, этан, пропан, бутан (названия эпохи "как попало"), пентан, гексан, гептан и т. д. (упорядоченные названия, произведенные от латинских числительных). Такой базовый ряд называется классом, это класс алканов. У них окончание -ан у всех.
Если добавить одну двойную связь, получатся алкены (тоже класс такой): этилен, пропилен, бутилен, ... (дальше, думаю, догадаетесь).
Если заменить один водород на фтор: фторметан, фторэтан, фторпропан (начиная с фторпропана, надо цифрой указывать положение фтора: в данном случае это может быть 1-фторпропан или 2-фторпропан; к алкенам это тоже относится, кстати). И так далее, классов соединений тьма, и правил тоже.
Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Как запомнить все эти сложные названия и как запоминаете их вы?
Как вы запоминаете, что кошка - это кошка, а борщ - это борщ? :wink: Так и тут.

-- 16.09.2016, 21:52 --

Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Химическая формула полиэтилена: $(CH_2)_n$
Название $(CH_2)_n$ плохо тем, что такую формулу будет иметь любой углеводородный полимер, у которого нет заместителей, циклов и двойных связей. Поэтому в скобках обычно пишут мономер - тот элементарый базовый блок, который повторяется в полимере. А иногда не просто пишут, но и структуру рисуют. Например, полистирол (картинка из википедии):

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение17.09.2016, 01:50 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1175
Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Интересный вопрос: а если взять гранулы полипропилена и нагреть до 250 градусов, то в какой форме он окажется?

Ой, это без просмотра каких-то данных по полипропилен, или без более сложных логических выводов, исходящих из его состава (на которые лично я, без дня за учебниками, уже не способен) сказать сложно. Но, кстати, у полимеров есть забавная штука. Если они (насколько я помню) в аморфном состоянии и их начать греть, то они, вопреки бытовой логике, начинают компактизоваться. :wink:
Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Можно ли таким образом изготовить себе что-нибудь интересное (при наличии интересной формочки)?

Если полимер подплавить, тт можно сделать много интересного.
Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Как запомнить все эти сложные названия и как запоминаете их вы?

Никак особенно. Те, кто работают с полимерами постоянно, хорошо ориентируются и в номенклатуре и в альтернативных названиях. А те, кто это учил когда-то и потом эти знания не поддерживают практикой, постепенно все забывают, и в итоге остаются с полиэтиленом, ПВХ и полистиролом... :lol:
Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Расплав застыл, что мы получили? Не ориентированный полимер?

Если я правильно помню, то зависит от самого полимера (далеко не все способны в принципе образовать кристалл) + от того, как Вы охлаждали его (если "ориентированный" = "кристалл").

Dasha-Bachelor в сообщении #1151673 писал(а):
Я не совсем уловила сути, но преподаватель рассказывал о том, что движение(присоединение) молекулы углерода дальше по цепочке есть процесс случайный. Такой же случайный как и движение молекулы в газе.

Если я правильно понял эту фразу и правильно соотнес ее с дальнейшим текстом, то тут смешанны 2 принципиально разных вещи:
1) реакция полимеризации = рост цепи;
2) размер молекулы полимера (для конкретной длины цепи).
Оба процесса случайны, но в несколько разных смыслах. 1й случай говорит о том, как растет цепь и там нужна химическая кинетика для понимания.
2й же рассматривает следующую задачу: у молекулы полимера есть начало и конец. Расстояние между ними фактически определяет размер молекулы полимера. Соответственно, это расстояние необходимо найти. Для этого самая простая модель была описана Вами: Гауссовское случайное блуждание (вроде так называется). В Ваших обозначениях n -- это степень полимеризации, а L - длина шага = размер мономера. Но, к сожалению, это очень грубая модель и поэтому напрямую так применить модель не получается (размер молекулы получается заниженным по сравнению с экспериментально наблюдаемым динамическим радиусом в вискозометрии). Поэтому там существуют определенные модификации данной модели, позволяющие более точно оценить этот параметр. Но это еще не все -- данная модель описывает только полимеры в клубках, но не в глобулах (эти упакованы не случайно, а очень компактно).

Формулы сейчас не прокомментирую, извините. Всё уже забыл. :facepalm:

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение19.09.2016, 02:23 
Аватара пользователя


22/02/16
15
DxDy Community *)
Большое спасибо, друзья! Замечательные ответы, которые прояснили ситуацию (элементарно, на пальцах). Буду разбираться дальше. Очень жаль, что на форуме нету кнопки <Спасибо>.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 22 ]  На страницу Пред.  1, 2

Модераторы: photon, Toucan, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group