2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

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





Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 01:50 
Аватара пользователя


22/02/16
15
DxDy Community *)
Здравствуйте :-)

Имеется рисунок:

Изображение

В правом нижнем углу записана формула полиэтилена. Что обозначает буква n? Думается, что буква n показывает число повторений вот этой минимальной цепочки в скобках, правильно?

Есть данные о том, что если:

n = 1...4 - газ
n = 7...15 - жидкость
n = 20...25 - свечка
n = очень большое - полимер.

Я не пойму вот чего: если мы очень много раз будем делать ctrl+c ctrl+v минимальной цепочки(та, что в скобках), то мы получим прирост самого вещества т.е. его должно стать больше и всё на этом, разве нет? Или за количество вещества отвечает другой параметр?

Например, у нас есть вода $H_{2}O$: если мы ее таким же образом запихнем в скобки и поставим n равное большому числу, то у нас получится много воды?

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 01:56 
Аватара пользователя


11/06/12
7167
Минск
Да, у нас получится много воды, но формула не будет иметь такого смысла, какой она имеет в случае полиэтилена, ибо она не полимеризуется в том смысле, в каком делает это этилен.

-- 15.09.2016, 01:57 --

(Оффтоп)

Dasha-Bachelor в сообщении #1151256 писал(а):
если мы очень много раз будем делать ctrl+c ctrl+v минимальной цепочки
М-да... В наше время и слов-то таких-не было...

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 02:46 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
4730
Милая Dasha-Bachelor.

Тут дело вот в чем. Формула описывает строение молекулы. Одной молекулы. То есть, делая "копировать-вставить" основной цепочки, Вы присоединяете этот новый фрагмент к предыдущему химическими связями и получаете все более и более длинную молекулу. Количество молекул (а количество вещества это и есть количество молекул, только измеренное не в штуках, а в числах Авогадро) от этого не меняется. Молекула по-прежнему одна, только она стала длиннее. Аналогия: если к поезду цеплять все новые и новые вагоны, это по-прежнему будет один поезд, только большой. Особенность полиэтилена в том и состоит, что существует и молекула с $n = 4$, и молекула с $n = 50$. К этому паровозу можно прицепить много вагонов.

С водой такой номер не пройдет просто потому, что к $H_2O$ невозможно химическими связями подсоединить другую $H_2O$. Молекула $H_2O$ существует, а молекула $(H_2O)_2$ - нет. Второй вагон к паровозу не цепляется. Максимум, что можно сделать - это положить вторую молекулу $H_2O$ рядом с первой, поставить на пути второй паровоз с одним вагоном. Это будет не один поезд, а два, не одна большая молекула, а две маленькие. Поэтому изменится количество вещества (количество молекул).

Понятна мысль сия неглубокая?

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 09:07 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1106
К предыдущему сообщению сложно что-то добавить. :appl:
Но
Anton_Peplov в сообщении #1151261 писал(а):
Особенность полиэтилена в том и состоит, что существует и молекула с $n = 4$, и молекула с $n = 50$.

чтобы назвать молекулу $\mathrm{(CH_2 - CH_2)}_n$ полиэтиленом, это $n$ должно быть порядка $10^2 - 10^5$...

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 13:34 
Аватара пользователя


22/02/16
15
DxDy Community *)
Тогда такой вопрос, а почему нельзя записать $CH_{2}$ по n, вместо $CH_{2} CH_{2}$ по n? Зачем дублировать второй раз $CH_{2}$? Или это должна быть обязательно пара(т.е. всегда должно быть четное кол-во)? И если:
n = 1, то $CH_{2} CH_{2}$
n = 2, то $CH_{2} CH_{2} CH_{2} CH_{2}$, верно? <-- Получается молекула состоит из двух элементарных звеньев(кстати, как называются такие элементарные звенья. Например, какой-нибудь базис или основание?)?

Замечательный пример с поездами :lol: . Выходит, что молекула полимера ОЧЕНЬ длинная! А что если взять молекулу $CH_{2}$ и еще молекулу $CH_{2}$, а потом соединить их вместе? Получится ли у нас n = 1($CH_{2} - CH_{2}$ по n)?

Возникает вопрос, а до каких пор мы можем присоединять пары $CH_{2} - CH_{2}$? До каких пор мы можем присоединять вагоны друг к другу?

Отсюда еще один вопрос. У нас есть две молекулы:
1) $CH_{2} - CH_{2}$ где $n_{1} = 1000$
2) $CH_{2} - CH_{2}$ где $n_{2}  = 1000 \cdot 10 = 10 000$

Вопросы:
1. У первой молекулы меньше молекулярная масса, значит это будет что-то мягкое или рыхлое?
2. У второй молекулы больше молекулярная масса, значит это будет что-то твердое?
3. Если соединить вместе эти две молекулы, то получится одна молекула с $n = n_{1} + n_{2}$?

В последнем вопросе не понятен механизм соединения молекул... Они сольются в одну молекулу($n_{1} + n_{2}$) или выстроятся в цепочку друг за другом(тогда чем они будут цепляться друг за друга? через связь углерод - углерод?) или же они будут занимать места как в кристаллическое решетке?

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 14:31 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
4730
Dasha-Bachelor в сообщении #1151311 писал(а):
А что если взять молекулу $CH_{2}$ и еще молекулу $CH_2$
Начнем с того, что молекулы $CH_2$ не существует:) Ну, при сколько-нибудь вменяемых температурах и концентрациях. Углерод четырехвалентен, и двумя атомами водорода он не насытится, обязательно присоединит что-нибудь еще. Так что $CH_2$ - это фрагмент молекулы.

(Когда это все-таки может быть молекулой)

В глубоком космосе бывают такие странные молекулы, как $OH$ (и это молекула, не ион). Эти две молекулы и рады бы встретиться и слиться в любовном экстазе, породив $H_2O$ и атомарный кислород, который в свою очередь к чему-нибудь прицепится. Но концентрации и температуры там такие низкие, что вожделенная встреча все никак не случается. Вот и получаются OH-мазеры, которые наблюдают радиоастрономы. Правда, именно о молекуле $CH_2$ в космосе не слышал. Но это ничего не значит, я в этом вопросе не эксперт.

(TeX)

Чтобы получить $CH_2$, достаточно набрать
Код:
$CH_2$

Фигурные скобки при нижнем индексе не обязательны. Они обязательны, только если индекс состоит из более чем одного символа, например $C_{12}$ будет
Код:
$C_{12}$

Без фигурных скобок программа принимает за нижний индекс только первый символ после "_", так что
Код:
$C_12$
приведет к $C_12$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 16:18 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


27/04/09
20023
Уфа
Dasha-Bachelor в сообщении #1151311 писал(а):
Зачем дублировать второй раз $CH_{2}$?
Вот это, действительно, незачем. Но некоторые почему-то так пишут. В реальном же синтезе полиэтилена по краям цепочек всё равно будет получаться какая-то ерунда (возможно, изредка они и замыкаются в циклы, но вряд ли концентрация таких циклических полиэтиленных молекул получается достаточно высокой, чтобы о них тут говорить), потому что у радикалов жизнь ээ… радикальная. Так что у реальных цепочек по этой и по вот этой:
madschumacher в сообщении #1151272 писал(а):
чтобы назвать молекулу $\mathrm{(CH_2 - CH_2)}_n$ полиэтиленом, это $n$ должно быть порядка $10^2 - 10^5$...
нет смысла говорить о чётности или не-обязательно-чётности $n$. Хотя бритва Оккама тогда будет импонировать варианту $\mathrm{({-}CH_2{-})}_n$, думается.

-- Чт сен 15, 2016 18:23:45 --

Эта же ерунда на концах не будет давать молекулам реагировать дальше, если они вдруг удачно и расположатся. Или, скажем, она, наоборот, может дать разветвлённые молекулы, реагируя с мономерами в глубине цепочек. Вообще, химия полимеров — это далеко не химия их мономеров, умноженная на $n$.

-- Чт сен 15, 2016 18:26:17 --

Тут как раз madschumacher лучше скажет. Я могу только привести в пример всякие полимеры из глюкозы, используемые жизнью: крахмал (да не один!), целлюлоза, гликоген, ещё какие-то штуки… у всех разные свойства, разумеется. Например, крахмал люди переваривают, а целлюлозу нет, потому что ферменты, помогающие с крахмалом, «не признают» структуру последней подходящей.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 16:49 
Заслуженный участник


06/07/11
3347
Dasha-Bachelor в сообщении #1151311 писал(а):
Тогда такой вопрос, а почему нельзя записать $CH_{2}$ по n, вместо $CH_{2} CH_{2}$ по n? Зачем дублировать второй раз $CH_{2}$? Или это должна быть обязательно пара(т.е. всегда должно быть четное кол-во)? И если:
n = 1, то $CH_{2} CH_{2}$
n = 2, то $CH_{2} CH_{2} CH_{2} CH_{2}$, верно? <-- Получается молекула состоит из двух элементарных звеньев(кстати, как называются такие элементарные звенья. Например, какой-нибудь базис или основание?)?
Вы удивитесь, но элементарные звенья называются мономеры. :wink: "Моно-" значит "один", "поли-" - "много". Молекулы из двух мономеров еще называют димерами. Для полиэтилена мономером является этилен - молекула с двойной связью между двумя атомами углерода. При полимеризации эта двойная связь рвется (остается одинарная). Примерно как два человека, которые держат друг друга за руки обеими руками. В таком положении они не могут никого к себе "прицепить", но если разожмут одну руку, то могут выстроиться в длинную цепочку с другими такими же парами. А запись такая потому, что в скобках пишут то, что является мономером. Полиэтилен тут скорее исключение, в общем случае мономеры могут быть несократимыми.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 16:54 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63026
Dasha-Bachelor в сообщении #1151311 писал(а):
Тогда такой вопрос, а почему нельзя записать $CH_{2}$ по n, вместо $CH_{2} CH_{2}$ по n?

Это условность. Само название "поли-этилен" подразумевает, что мы исходно берём какой-то мономер - этилен $\mathrm{CH_2{=}CH_2},$ а потом двойную связь разрываем, так что получается одинарная, и два "хвостика", которые идут на полимеризацию. Не уверен, что этому отвечает какая-то реальная реакция, но логически это мыслится так: мономер от звена полимера не отличается по составу, и тогда их можно назвать "поли-что-то".

А если мы в качестве звена выберем $[\mathrm{-CH_2-}]_n,$ то станет неясно, а что за мономер-то такой? Метан в природе существует, а "метилен" - нет.

Для всех полимеров, кроме полиэтилена, и может быть, ещё парочки, это всё выглядит очень логично. Посмотрите на формулы поливинилхлорида, полистирола, полисахаридов. Полипептидов, наконец.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение15.09.2016, 21:03 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1935
Минск, Беларусь
arseniiv в сообщении #1151358 писал(а):
Dasha-Bachelor в сообщении #1151311 писал(а):
Зачем дублировать второй раз $CH_{2}$?
Вот это, действительно, незачем. Но некоторые почему-то так пишут.
Так пишут, чтобы формула несла больше химической информации (в данном случае об исходном мономере). По аналогичной причине, например, формулу пероксида калия пишут $\rm{K_2O_2}$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 00:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1106
Anton_Peplov в сообщении #1151325 писал(а):
Начнем с того, что молекулы $CH_2$ не существует:)

Вообще, это самый простейший представитель обширного класса частиц -- карбенов. Конкретно он (собственно это и есть карбен -- родоначальник всего этого класса) действительно живет мало
Anton_Peplov в сообщении #1151325 писал(а):
при сколько-нибудь вменяемых

условиях. Но вот его производные могут жить весьма долго при комнатных температурах. Для химии (особенно органической) карбены очень значимы, т.к. позволяют делать различные финты ушами. :wink:
arseniiv в сообщении #1151358 писал(а):
Вот это, действительно, незачем. Но некоторые почему-то так пишут.

Это, кстати, требование ИЮПАК, насколько я помню.
arseniiv в сообщении #1151358 писал(а):
В реальном же синтезе полиэтилена по краям цепочек всё равно будет получаться какая-то ерунда

Это да, но вклада концы в макросвойства вообще почти не вносят (правда они бывают важны при разрушении полимера через деполимеризацию).
rockclimber в сообщении #1151379 писал(а):
Молекулы из двух мономеров еще называют димерами.

Не совсем так. Димерами называют две молекулы, связанные межмолекулярными взаимодействиями, но не химическими связями. Например, аммиак с водой. Димеры, кстати, любят наблюдать в космосе через радиотелескопы.
Munin в сообщении #1151381 писал(а):
Не уверен, что этому отвечает какая-то реальная реакция

В случае полиэтилена вполне отвечает (механизм, правда может меняться).
Dasha-Bachelor в сообщении #1151311 писал(а):
1. У первой молекулы меньше молекулярная масса, значит это будет что-то мягкое или рыхлое?
2. У второй молекулы больше молекулярная масса, значит это будет что-то твердое?

Не совсем корректные вопросы. Одна молекула (даже такая длинная) не даст особо наблюдаемых макросвойств, типа рыхлости. (некоторые свойства, правда и для столь малых объектов можно получать, но подобные работы редки и почти все попадают в Натуру и Сайенс)
Но в целом, да, длина цепи (в реальности распределение длин) влияет на, в т.ч. и физические, свойства полимеров. Правда, надо не забывать, что там еще очень много других существенных факторов на это влияет (типа даже способа полимеризации).

Dasha-Bachelor в сообщении #1151311 писал(а):
Если соединить вместе эти две молекулы, то получится одна молекула...?

Да. :D

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 00:35 


01/03/13
632
Munin в сообщении #1151381 писал(а):
А если мы в качестве звена выберем $[\mathrm{-CH_2-}]_n,$ то станет неясно, а что за мономер-то такой? Метан в природе существует, а "метилен" - нет.

"Сущесвует"! Например, есть гексаметилентетрамин- уротропин. Метилен в нём и есть тот самый фрагмент, который вы указали. И куча подобных "метиленов" есть. И как тут уже писали существует и свободный метилен (это свободный бирадикал).

Полиэтилен- это тривиальное название химического соединения с нерегулярным составом. Название и его формула сложились исторически, и являются с точки зрения номенклатуры ИЮПАК единственными "правильными" способами обозначения полиэтилена.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 01:36 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1935
Минск, Беларусь
madschumacher в сообщении #1151489 писал(а):
Не совсем так. Димерами называют две молекулы, связанные межмолекулярными взаимодействиями, но не химическими связями.
Не обязательно. Банальный пример - димер циклопентадиена.

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 09:28 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1106
Droog_Andrey в сообщении #1151497 писал(а):
Не обязательно

Да, действительно бывают примеры с химическими связями. Я был неправ. :oops:
Правда, наверное, это всё же исторически сложившееся название. Результат подобной "димеризации" для новых веществ сейчас скорее назовут по какой-нть номенклатуре или придумают новое обозначение, чем назовут "димером". Разве нет? :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Количество звеньев
Сообщение16.09.2016, 10:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63026
Обычно слово "димер" само по себе не употребляется, а вместо этого, кусочек "-мер" заменяют на соответствующее название вещества. Например, дисахарид (пример - сахароза), дипептид.

-- 16.09.2016 10:47:22 --

Osmiy в сообщении #1151491 писал(а):
Метилен в нём и есть тот самый фрагмент

Фрагмент, а речь-то о самостоятельном веществе. Например, для метана соответствующий фрагмент называется "метил".

Насчёт вещества madschumacher уточнил, что оно короткоживущее. В общем, в "обычной" химии Dasha-Bachelor стоит считать, что его просто нет.

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

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