Реферат: Полимеры и их конформации - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Полимеры и их конформации

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 54 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Введение Полимерные молекулы пре дставляют собой обширный класс соединений , основными отличительными характ еристиками которых являются большая молекулярная масса и высокая конформационная гибкость цепи . Можно с уверенностью сказать , что и все характеристические свойства таких молек ул , а т акже связанные с этими свой ствами возможности их применения обусловлены вышеуказанными особенностями. Большой интерес таким образом представляе т исследование возможности априорного предсказан ия химического и физического поведения полиме ра на основании анал иза его строения . Такую возможность предоставляют методы моле кулярной механики и молекулярной динамики , ре ализованные в виде компьютерных расчетных про грамм. С помощью этих методов был проведен теоретический расчет наиболее вероятной конфор мации некоторых олигомеров с числом мон омерных звеньев от 50 до 100. Были получены дан ные , позволяющие определить наиболее вероятную конформацию молекул , величину сегмента Куна , чило мономерных остатков в сегменте. Литературный обзор I . Полимеры . Особенности строения и с войств. Полимеры - это высокомолекулярные вещества , молекулы которых состоят из повторяющихся структурных элементов - звеньев , соединенных в цепочки химическими связями , в количестве , достаточном для возни кновения специфических свойств . К специфическим сво йствам следует отнести следующие сп особности : 1. способность к значитель ным механическим обратимым высокоэластическим де формациям ; 2. к образованию анизотроп ных структур ; 3. к образованию высоковяз ких растворов при взаимодействии с растворите лем ; 4. к резкому изменению свойств при добавлении ничтожных добавок н изкомолекулярных веществ. Приведенные фи зико-химические особенности можно объяснить исход я из представления о строении полимеров . Г оворя о строении следует подразумевать элемен тный состав вещества , порядок связи атом ов , природу связей , наличие межмолекулярных вз аимодействий . Характерным для полимеров является наличие длинных цепных молекул с резким различием характера связей вдоль цепи и между цепями . Особенно следует отметить , что нет изо л ированных цепных моле кул . Молекула полимера всегда находится во взаимодействии с окружающей средой , могущей иметь как полимерный характер (случай чисто го полимера ), так и характер обычной жидко сти (разбавленные растворы полимеров ). Поэтому для характерист и ки полимера не до статочно указания типа связей вдоль цепи - необходимо еще иметь сведения о природе межмолекулярного взаимодействия . Следует иметь в виду , что характерные свойства полимеров могут быть реализованы только тогда , когда связи вдоль цепи намно г о прочн ее поперечных связей , образующихся вследствие межмолекулярного взаимодействия любого происхождения . Именно в этом и состоит основная осо бенность строения полимерных тел . Поэтому мож но утверждать , что весь комплекс аномальных свойств полимеров опред е ляется нал ичием линейных цепных молекул с относительно слабым межмолекулярным взаимодействием . Разветвл ение этих молекул или соединение их в сетку вносит некоторые изменения в комплек с свойств , но не меняет положения дел по существу до тех пор , пока остаю т ся достаточно длинные цепные линейные отрезки . Напротив , утрата цепного строения м олекул при образовании из них глобул или густых сеток приводит к полной утрате всего комплекса характерных для полимеров свойств. Следствием вышеуказанного является возникнов ение гибкости цепной молекулы . Она зак лючается в её способность изменять форму под влиянием теплового движения звеньев или внешнего поля , в которое помещен полимер . Это свойство связано с внутренним вращен ием отдельных частей молекулы относительно др уг др у га . В реальных молекулах полимеров валентные углы имеют вполне опре делённую величину , а звенья расположены не произвольно , и положение каждого последующего звена оказывается зависимым от положения предыдущего. Полимеры , у которых наблюдаются достаточно ин тенсивные крутильные колебания , называются гибкоцепными, а полимеры , у которых повороты одной части цепи относи тельно другой затруднены - жесткоце пными. Значит , молекулы могут вращаться и и зменять своё строение без разрыва химических связей , образуя разли чные конформации , под которыми понимают различные пространственн ые формы молекулы , возникающие при изменении относительной ориентации отдельных её частей в результате внутреннего вращения атомов или групп атомов вокруг простых связей , изгиба связей и др. II. Конформационный анализ полимеров. Конформационный анализ - раздел стереохимии , изучающий конформац ии молекул , их взаимопревращения и зависимост ь физических и химических свойств от конф ормационных характеристик . Каждой определенной ко нформации соотве тствует определенная энергия . В обычных условиях молекула стремится пе рейти из энергетически наименее выгодного пол ожения в наиболее выгодное . Энергия , необходим ая для перехода молекулы из положения с минимальным значением потенциальной энергии в положени е , соответствующее ее макси мальному значению , называется поте нциальным барьером вращения. Если уровень этой энергия высок , то вполне р еально выделить молекулы с определённой прост ранственной структурой . Множество конформаций , нах одящихся в окрестности энерг етического ми нимума с энергией ниже соответствующего потен циального барьера , представляет собой конформер . Изменение конформации макромолекулы происходит из-за ограничения вращения звеньев вокруг с вязей , в результате чего она обычно приним ает наиболее вер о ятную форму стат истического клубка . Различные внутри - и межмол екулярные взаимодействия могут приводить к уп орядоченным конформациям , а также к предельно свернутой глобулярной конформации . Исключительно е значение играет конформационный анализ в биохимии . Х и мические и биологически е свойства биополимеров в большой степени зависят от их конформационных свойств . Конф ормационные изменения являются обязательной сост авной частью практически всех биохимических п роцессов . Например , в ферментативных реакциях опознава н ие субстрата ферментом опред еляется пространственным строением и возможностя ми взаимной конформационной подстройки участвующ их молекул . Известны следующие конформации : - конформация м акромолекулярного клубка , т.е . более или менее свёрнутая конформация , ко торую клубок может принимать под влиянием теплового дви жения ; - конформация вытянутой жёсткой палочки ( или стержня ); - конформация спирали , характерная для белков и нуклеиновых кислот , возникает и у виниловых полимеров и полиолефинов , однако они не стаби лизированы водородн ыми связями и , поэтому , менее устойчивы . Сп ираль может быть как левосторонней , так и правосторонней , т.к . на прочность это не влияет - конформация глобулы , т.е . очень компактной сферической частицы ; - складчатая конформация , характерна я для многих кристаллических полимеров ; - конформация “коленчатого вала” или “кривошипа” Каждая конформация макромолекулы имеет определённые размеры . Теоретический расчёт размер ов макромолекул был впервые сделан для св ободно сочленённой цепи , которая под вл иянием теплового движения может свёртыват ься в клубок . Расстояние между концами так ого макромолекулярного клубка обозначается h или r . Очеви дно , что оно может изменяться от 0 до L ( длины полност ью развёрнутой цепи ). Для расчёта промежуточны х значений h и спользуют аппарат статистической физикой (методы молекулярной механики ), так как в одной цепи имеется очень большое число звеньев. Аналогичный расчёт можно произвести и для цепи с фиксированными валентными углам и , заменив её свободно сочленённой цепью ( ц епью , в которой звенья не взаимодейст вуют ). В свободно сочленённой цепи положение каждого звена не зависит от положения предыдущего . В реальной цепи положения звенье в взаимосвязаны . Однако при очень большой длине цепи между достаточно удалёнными звенья ми взаимодействие пренебрежимо мало . Е сли такие звенья соединить линиями , то нап равления этих линий оказываются независимыми . Это означает , что реальную цепь , состоящую из n мономе рных звеньев длиной l , можно разбить на N независимых статистических элементов ( отрезков , сегментов ) длиной A . Считают , что статистический элемент , или отрезок цепи , дл иной A , положен ие которого не зависит от положения сосед них отрезков , называется термодина мическим сегментом или сегментом Куна. Длина максимально вытянутой цепи бе з нарушения валентных углов называется контурной длиной ц епи L . Она связана с длиной сегмента соотношением L = AN III . Эмпирические химически е методы расчета. Для теоретичес кого предсказания наиболее вероятной конформации молекулы используют метод молек улярной механики . Молекулярная механика - расчетный эм пирический метод определения геометрических хара ктеристик и энергии молекул . Он основан на предположении о том , что энергия молекулы может быть представлена суммой вкладов , к оторые могут быть отнесены к длина м связей , валентным углам и торсионным угл ам . Кроме того , в общем выражении для э нергии всегда имеется член , отражающий ван-дер- ваальсово взаимодействие валентно не связанных атомов , и член , учитывающий электростатическое взаимодействие атомов и обу с ловл ивающий наличие эффективных атомных зарядов. Е = Е св + Е вал + Е тор + Е вдв + Е кул Для расчета первых двух слагаемых чаще всего применяют известных из механики закон Гука : Е св = Ѕ k r ( r – r 0 )2 Предполагается , что наиболее устойчивой термодинамически ко нф ормации соответствует минимальная энергия . Метод молекулярной механики позволяет получ ать информацию для полного описания геометрии различных конформеров в основном состоянии. Для реального расчета какой-либо конформа ции молекулы метод молекулярной механик и был реализован в пакете программ HyperChem . Так , для тог о , чтобы произвести расчет какой-либо молекулы , необходимо построить данную молекулу на экране монитора , соптимизировав начальные парамет ры длин связей , валентных и торсионных угл ов . Затем в меню вы бирается метод расчета и , кроме того , математических способ расчета , относящийся к способам расчета мет одами вычислительной математики . После запуска , программа ищет энергетически наиболее выгодную конформацию молекулы , которую и выдает в конце вычислений на экране. Затем оказывается во зможным определить с помощью имеющихся в программе инструментов длину сегмента Куна и среднеквадратичное расстояние между концами молекулы . Вид экрана программы представлен на рис .1. Целью данной работы , таким образом , яв ляет ся определение с помощью компьютерной рассчетной программы наиболее вероятных конф ормаций нескольких модельных олигомерных. Экспериментальная часть и обсуждение результатов В качестве модельных молекул для расчета были выбраны олигомеры с числом мономе рных звеньев равным 100 следующих полимеров , формулы которых представлены ниже : полидиметлилсилоксан , полиизобутилен , полиэтилен , по листирол , поливинилхлорид , полиметилметакрилат. Все вышеуказанные олигомеры в соответстви и с данными компьютерного расчета принимают конформации спирали . Данные расчетов предста влены в нижеследующей таблице. Полим ер Сегмент Куна , Число мономерных остатков в сегме нте Полидиметилсилоксан 14,0 4,9 Полиизобутилен 18,3 7,3 Полиэтилен 20,8 8,3 Полистирол 20,0 7,9 Поливинилхлорид 29,6 11,7 По лиметилметакрилат 15,1 6,0 Увеличение вел ичины сегмента Куна и соответственно числа мономерных остатков в сегменте в данном ряду можно объяснить увеличением разме ров заместителей и как следствие увеличением скелетной жестокости цепи . Действительно , рав новесная гибкость цепи зависит от химического строения основной цепи , а также от пр ироды и размера заместителя . Наибольшей рав н овесной гибкостью характеризуются по лидиметилсилоксан и виниловые полимеры , которые обладают большой равновесной гибкостью , не изменяющейся даже при введении такого большог о заместителя , как фенил . Увеличение размеров заместителей в цепи , например гребнео б разных полимеров (полиметилметакрилатов ), прив одит к возрастанию сегмента Куна до 50 ангс трем , т.е . к увеличению скелетной жесткости цепи . Однако введением боковых заместителей очень сильно изменить жесткость цепи нельз я . Выводы 1. В ходе выполнения дан ной работы был получен навык работы с научной лит ературой. 2. Была освоена современная профессиональная научная компьютерная программа по химии , по зволяющая проводить теоретические расчеты наибол ее вероятных конформаций молекулы. 3. Для нескольких модель ных олигомеров были получены данные о их пространственном строении , параметрах и длинах связей атомов в молекуле , которые находятся в хорошем соответствии с априорн ым предсказанием. Список литературы 1. А . А . Тагер “Физикохимия полимеров” , М ., химия , 197 8 2. В . А . Каргин , Г . Л . Слонимский “Кр аткие очерки по физико-химии полимеров” , изд . МГУ , 1960
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Ниндзя? Да что вы знаете о ниндзя?!.. Я вчера шесть пар отсидел с соседом по парте, а вечером, придя домой, получил от него SMS-сообщение:
"Ты чего в универ не ходил?".
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Полимеры и их конформации", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru