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高分子物理第一章本章节将介绍高分子的基本概念和性质,为后续的高分子物理学习奠定基础。我们将首先定义什么是高分子,并探讨其分类、分子量及测定方法,最后深入讨论高分子的结构和相变行为。ppbypptppt

什么是高分子高分子是由许多相同或不同的基本单元(称为单体)通过共价键连接形成的大分子化合物。这些大分子可以由天然或人工合成制得,广泛应用于各种领域,如塑料、橡胶、纺织品等。了解高分子的基本特性对于开发和应用新型高分子材料非常重要。

高分子的定义高分子的组成高分子是由许多相同或不同的基本单元(单体)通过共价键连接而成的大分子。高分子的分子量高分子的分子量通常很大,通常在万道尔顿量级,比一般小分子化合物大得多。高分子的性质由于其庞大的分子量,高分子材料展现出独特的物理和化学性质,广泛应用于各领域。

高分子的分类天然高分子由生物体内天然存在的单体如糖、氨基酸等聚合而成,如蛋白质、核酸、多糖等。合成高分子人工合成的高分子,如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等,广泛应用于工业领域。分子量高分子的分子量通常大于万道尔顿,是小分子化合物分子量的几百到几千倍。

天然高分子纤维素纤维素是植物细胞壁的主要成分,是由葡萄糖单元构成的线性高分子。是天然界最丰富的有机化合物之一。淀粉淀粉是植物体内储存的主要碳水化合物,由葡萄糖单元以α-1,4糖苷键连接而成的高分子。几丁质几丁质是节肢动物外骨骼和真菌细胞壁的主要成分,由N-乙酰氨基葡萄糖单元构成的线性高分子。

合成高分子合成高分子是人工合成的大分子化合物,通过化学反应从小分子单体聚合而成。这些高分子材料具有优异的物理化学性能,广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料等工业领域。合成高分子的分子结构和性质可以根据需求进行设计和调控,为材料科学的发展提供了广阔的空间。

高分子的分子量高分子的分子量是衡量其大小的重要指标。相比传统小分子化合物,高分子的分子量通常非常大,通常在万道尔顿量级。这是高分子材料独特性能的重要原因之一。

高分子的分子量分布分子量不均一性高分子通常不是单一分子量,而是存在分子量分布。这是因为高分子的合成过程中存在统计波动。数平均分子量数平均分子量是根据各种分子量的出现概率加权平均得出的。它反映了整个高分子样品的整体分子量情况。质量平均分子量质量平均分子量则是根据各分子量对总质量的贡献加权平均得出。它更多地体现了高分子样品中大分子的影响。

高分子的平均分子量数平均分子量数平均分子量是根据每种分子量的出现概率计算得出的平均值。它反映了整个高分子样品的整体分子量状况。质量平均分子量质量平均分子量则是根据各分子量对总质量的贡献进行加权平均计算。它更多地体现了高分子样品中大分子的影响。粘度平均分子量粘度平均分子量是通过测量高分子溶液的粘度得出的。这个指标可以反映高分子链段的长度和分子量分布。相互关系这三种平均分子量之间存在一定的数学关系,反映了高分子分子量分布的特点。

高分子的粘度平均分子量分子量定义粘度平均分子量是通过测量高分子溶液的粘度来估算的一种平均分子量。反映大分子相比其他平均分子量,粘度平均分子量更反映了高分子样品中大分子的影响。测定方法通过高分子溶液的固有粘度与分子量的经验关系式,可以计算出粘度平均分子量。

高分子的数平均分子量定义数平均分子量是根据每种分子量的出现概率进行加权平均计算得到的。它反映了整个高分子样品的整体分子量情况。计算方法用各分子量Mi出现的次数Ni来计算，公式为Mn=Σ(Ni×Mi)/ΣNi。这种方法更多地考虑了低分子量成分的影响。特点数平均分子量相对较小,它更多地反映了高分子样品中小分子的影响。这对于了解高分子的物理化学性质很重要。应用数平均分子量是高分子结构表征的常用指标,可以为高分子材料的性能预测和配方设计提供参考。

高分子的质量平均分子量定义与计算质量平均分子量是根据各分子量对总质量的贡献进行加权平均计算得出的。其公式为Mw=Σ(wi×Mi)/Σwi，其中wi为各分子量段的质量分数。反映大分子与数平均分子量相比,质量平均分子量更多地体现了高分子样品中大分子的影响。它更能代表高分子的整体分子量特征。与性能的关系高分子的质量平均分子量直接影响其物理化学性质,如机械强度、流变行为等。因此在高分子材料设计时,质量平均分子量是一个重要参数。

高分子的分子量测定方法测定高分子分子量大小及分布的方法主要有四种:渗透压法、光散射法、粘度法和沉淀法。这些实验技术可以从不同角度反映高分子的平均分子量和分子量分布特点。

渗透压法1基本原理利用高分子溶液与溶剂之间的渗透压差,通过测量溶液的渗透压来计算高分子的平均分子量。2操作步骤在渗透压计中,将高分子溶液和纯溶剂隔开,记录溶液与溶剂之间的温度差和压力差。3数据分析根据渗透压与浓度、分子量之间的关系式,可以推算