Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou"

Arnošt Sedlák
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Polymery struktura Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou 1

2 vazba Atom (jádro, obal) elektronové orbitaly (s,p,d,f) - vrstvy (výstavbová pravidla, elektronová konfigurace) 2

3 Elektronegativita 3

4 Chemická vazba Iontová Kovalentní Polární kovalentní 4

5 Teorie kovalentní vazby - překryv elektronových orbitalů - sdílený elektronový pár - energie vazby - délka vazby - vazba - σ, π - Hybridizace (sp3, sp2, sp) 5

Struktura- slabé vazebné interakce Mezimolekulární síly (slabé vazebná inerakce, sekundární vazby) Energie vazby: 21 42 kj.mol -1 (vazba C-C 347 kj.

6 Struktura- slabé vazebné interakce Mezimolekulární síly (slabé vazebná inerakce, sekundární vazby) Energie vazby: kj.mol -1 (vazba C-C 347 kj.mol -1 ) o Elektrostatické interakce osíly van der Waalsovy odisperzní (Londonovy) odipólové oindukční (indukovaný dipól) ovodíkové můstky ohydrofobní interakce 6

7 7

8 Figure 2-15 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

9 9

10 struktura Struktura makromolekul izolované makromolekuly Konstituce: typ a řazení jednotek, (kovalentní, primární struktura) Konfigurace: prostorové uspořádání sousedících atomů a skupin atomů v molekule (sekundární struktura) Konformace: prostorové uspořádání celé molekuly volné (terciální struktura) vzájemné uspořádání makromolekul nadmolekulární, kvarterní struktura

11 struktura Konstituce (primární str.) - způsob vazby jednotlivých atomů v molekule - Homo / hetero řetězce - Substituované / nesubstituované - Nasycené / nenasycené

12 Struktura - konstituce Strukturní isomerie - konstituční stejné chemické složení X rozdílná konstituce -[C 2 H 4 O] n - poly(1-hydroxyethylen) poly(oxyethan-1,1-diyl) poly(oxyethylen)

13 Struktura- konstituce Řazení monomerních jednotek (positional isomerism) Jednoznačné řetězení: hlava-pata regulární X irregulární struktura (regio- isomerie) řetězové rce nesymetrických monomerů : hlava-pata, hlava-hlava, pata-pata

14 Struktura- konstituce -B-B-B-B- -B-B-B-B- Homopolymery obsahují jen jeden druh monomerních jednotek (A) Kopolymery vznikají současnou polymerizací dvou (A+B) nebo více monomerů Pseudokopolymer (PVA, butadienové polymery) statistický (náhodný): A B A B B B A A B B A A alternující (periodický): A B A B A B A B A B blokový: gradientový: A A A A B B B B A A A A B B-A A A A B B A A A B B-B-A roubovaný: A A A A A A A A A A A A

makroradikál Polyaniont (polykationt) obsahuje mnoho (poly) nábojů v

15 Struktura- konstituce Makroaniont (makrokationt) makromolekula s jedním záporným (kladným) nábojem - makrodianiont (2 náboje) - makroradikál Polyaniont (polykationt) obsahuje mnoho (poly) nábojů v makromolekule Supramolekulární polymery iontové interakce, nabité konce makromolekul 15

16 Struktura- konstituce architektura Lineární propojení dvojfukčních monomerů stupeň polymerace - otevřené uzavřené (kruh) Větvené makromolekuly s postranními řetězci -kombinace více otevřených řetězcú stupeň polymerace - délka postranních řetězců opolymerace troj- a vícefunčních monomerů ovedlejší rce při polymerizaci dvojfunkčních momnomerů Síťované spojení řetězců větvených molekul hustota sítě - délka řetězce mezi místy zesítění

17 17

18 Struktura- konstituce Větvené polymery (branching polymers) - Jednoduché vícenásobné - Pravidelné nepravidelné - Ojedinělé vícečetné - použitý monomer, reakce během syntézy 18

- Star s opakovaným star-like větvením (generace) -

19 Struktura- konstituce Star polymers - 1 bod větvení, core 3 lineární řetězce - hetero/homo/block dendrimery - Star s opakovaným star-like větvením (generace) - Centrální jednotka - Opakující se jednotka - Koncová jednotka 3G

20 Struktura- konstituce comb polymers Hlavní řetězec obsahující dlouhé postranní řetězce (oligo, poly)

21 Struktura- konstituce Síťované polymery - vazba mezi makromolekulami => polymerní síť - během syntézy, po syntéze - Hustota sítě => mobilita segmentů (elastomery, termosety) 21

22 Struktura- konfigurace Konfigurace (sekundární str.): ovzájemné prostorové uspořádání atomů a skupin atomů v molekule otrvalé nelze měnit bez přerušení chemické vazby oprostorová izomerie tetraedrické uspořádání substituentů na asymetrickém atomu C planární uspořádání substituentů na C s dvojnou vazbou 22

23 Struktura- konfigurace Strukturní izomerie (stereospecifická, geometrická, konfigurační) - cis- trans - konjugované dieny - kaučuk (cis -1,4 polyisopren) x gutaperča (trans -1,4 polyisopren) 1,3-isopren 1,4 polymerizace cis -1,4-polybutadien trans -1,4-polybutadien 23

24 Struktura- konfigurace Stereospecifita stereoizomerie (konfigurační) oatom C (pseudo)stereoizomerní (chirální) centrum (R-S, D-L) otakticita uspořádání stereoizomerních center v hlavním řetězci otaktické polymery mají vysoký stupeň pravidelnosti v uspořádání stereoizomerních center, tvorba vláken a krystalů izotaktický substituenty v jedné polorovině syndiotaktický substituenty střídavě v obou polorovinách ataktický nahodilá distribuce substituentů 24

25 Takticita ovlivňuje vlastnosti polymeru (PP) Taktické vysoká krystalinita Ataktické amorfní Metody (spektroskopické): X-ray, NMR, IR, krystalinita Počet možných (stereo)isomerů 2 n pro n=50 je

26 Struktura- konformace Konformace (terciální str.) oprostorová uspořádání v makromolekule vyplývající z volné otáčivosti kolem jednoduché vazby mezi atomy 26

27 Struktura- konformace Př.: polyethylen nejstabilnější konformace CIK-CAK trans konformace!není trans konfigurace! Newman projection - conformers 27

28 Struktura- konformace Potenciální energie trans gauche gauche trans Úhel rotace 28

29 Struktura- konformace ovolná rotace omezena: délka vazby, velikost substituentu, počet vazebných ligandů - nevazebné interakce, odpudivé/přitažlivé síly opreference energeticky nejvýhodnějších konformací polyisobutylen PMMA flexibilita X pevnost 29

30 Struktura- konformace konformační isomery (stereoisomery) omikrokonformace X makrokonformace onelze izolovat identická chemická individua, ourčeny konstitucí, typem a velikostí substituentů (helix, napřímené, skládané) 30

31 Struktura- konformace konformační isomery (stereoisomery) ov dynamické rovnováze, statistické vyjádření oneuspořádané (statistické) více/méně husté klubko gaussovo klubko osimulace molecular modeling orotace v uzlech => segmenty => OHEBNOST (čím menší segmenty, tím ohebnější molekula elastomery seg jednotek) řetězců (termické vl., viskozita, kryst. ) ovliv okolních molekul (slabé (ne)vazebné interakce) 31

32 STEREOISOMERIE KONFIGURACE KONFORMACE 1-chlor-3-methylcyklohexan Štěpení CH vazby rotace 32

Podobné dokumenty

Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou

Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou Polymery struktura Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou 1 2 Chemická vazba 3 Teorie kovalentní vazby - překryv elektronových orbitalů - sdílený elektronový pár - energie vazby