2022年完整word版,何曼君第三版高分子物理答案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 课后作业答案:第一章2、 W1=250/250+280+300+350+400+450+500+600=250/3130=0.0799 W2=0.0895 W3=0.0958 W4=0.1118 W5=0.1278 W6=0.1438 W7=0.1597 W8=0.1917 Mn10.07990.08950.09580.111810.12780.14380.15970.19171391wi0.002556MwMi2502803003502 n400450500600Mw1w Mi424;2 nM12903;MV w2Mw2d115173n4、粘
2、度法测定分子量,得到的数据为不同浓度的溶液流经乌氏粘度计的两到标志线所需的时间; 粘度一方面与聚合物的分子量有关,另一方面也与聚合物分子的结构、外形和在溶剂中的扩张程度有关;因此,粘度法测得的分子量为相对分 子量;渗透压法测定分子量,得到的数据为不同浓度的溶液对应的平稳渗透压,与 溶液中溶剂和溶质的摩尔分数有关,因此测得的是数均分子量;光散射法测定分子量, 是将固定波长的光线通过不同浓度的溶液,而散射光的 强度是由各种大小不同的分子所奉献的;因此测得的分子量为重均分子量;5、如知道分子量的数量微分分布函数N(m)和质量微分分布函数Wm,就可通过下式求出M 和Mw. Mn0N m MdM01W
3、N dM MMw0W m MdM6、Mwin M ii2iWM iiiW Min MiWMwiiMnin MiiW i1n iW iW iiiMiiMiMW Mi1/ ; 以为 值在 -1 到 1 之间,因此MnMi名师归纳总结 7、今有一混合物,有1 克聚合物 A 和 2 克同样类型的聚合物B 组成, A 的分第 1 页,共 37 页子量 M A= 1 10 5 g mol-1; B 的分子量 M B= 2 10 5 g mol-1;运算该混合物的- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 数均分子量 M n,重均分子量 M W 和多分散指数 d;解: W1=
4、1/1+2=1/3 W2=2/1+2=1/3 当Mn11121.5*105W 2M23 1*1053 2*105MwWMi1*1*1052*2*1051.67*10533dMw1.67*1051.11Mn1.5*1058、高分子溶液的热力学性质与抱负溶液的偏差很大,只有在无限稀释的情形下 才符合抱负溶液的规律; 因此必需求取浓度为零时的外推值作为运算的依据;高聚物的分子量很大,测定用的溶液浓度又很稀时不需外推;11、CRT1A C 2以C对 C 作图得始终线;6M(C*1030.097 0.109 0.113 0.124 0.143 0.174 0.184)就直线截距RT10.0774*103
5、;Mn8.48*104*2983.26*105M0.0774*103直线斜率RTA 21.23*104;A 21.23*1044.87*104ml mol /g28.48*104*2989、解:n 21.00 5 2 10mol5 106mol ; n 1V 21.00 3 3cm 1.10 cm0.91198.9mol 1.1 mol ; 89.0V 11003 cm1.10 cm398.93 cm ; c1g cm31 102g/3 cm ;x 2n 1n 2n 25 10664.5 101001.1 5 102V 21.101.1 102V10010、稀溶液的依数性法:(1)对小分子 :
6、 原理:在溶液中加入不挥发性溶质后,稀溶液沸点上升、冰点下 降、蒸汽压下降、渗透压的数值仅与溶液中的溶质数有关,而与溶液本性无关;这些性质被称为稀溶液的依数性;名师归纳总结 (2)对高分子:T bk bc;k1nTfkfckn,A 为其次维利系数;第 2 页,共 37 页MMTc0A cLcMM- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Mk cMk c fTfT b当存在缔合作用时, 所测表现分子量大于真实分子量,T 、T 与溶液浓度成正比,缔合作用使浓度减小,T 、T 减小;当存在电离作用时,所测表现分子量小于真实分子量,电离作用使浓度增大,T 、T 增大;
7、12、 ln ln k ln M以 ln 对 ln M 作图得始终线;( ln 4.99 4.76 4.62 4.52 4.25 4.08 3.37 ln M 12.98 12.67 12.48 12.35 11.98 11.75 10.79)-2就直线斜率 =0.74 截距 k=0.99 1013、解:通常高聚物平均分子量:纤维 塑料 橡胶纤维:室温下分子的轴向强度很大,受力后形变较小(一般为百分之几到百分之二十),在较广的温度范畴内( -50-+150)机械性能变化较大,模量大;塑料:常温下有肯定外形,强度较大,受力后能发生肯定形变(一般为百分之几),按聚合物受热行为可分为热塑性和热固性聚
8、合物;橡胶:在室温下具有高弹性,即使受到很小的外力,形变也高达十倍以上,去除外力后可复原外形,是具有可逆形变的高弹性聚合物;同是高分子材料,但其分子量大小、分子量分布以及自身的结构、性质打算了其用途;不同的塑料薄膜结晶性不同,结晶的高聚物通常不透亮,非结晶高聚物通常透亮,部分结晶的高聚物是半透亮的;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章1、假如聚丙烯的等规度不高,能不能用转变构象的方法提高等规度 .说明理由;不能;全同立构和间同立构是两种不同的立体构型;构型是分子中由化学键解:所固定的原子在空间的几何排列;这种排
9、列是稳固的, 要转变构型必需经过化学键的断裂和重组; 构象是环绕单键内旋转所引起的排列变化,转变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现;2、 末端距是高分子链的一端到另一端达到的直线距离,解:由于柔性的高分子链在不断的热运动,它的外形是瞬息万变的, 所以只能用它们的平均值来表示, 又由于末端距和高分子链的质心到第 i 个链单元的距离是矢量;它们是矢量, 其平均值趋近于零; 因此,要取均方末端距和均方回转半径;轮廓长度是高分子链的伸直长度,高分子链有柔顺性,不是刚性链,因此,用轮廓长度描述高分子尺度不能表达其蜷曲的特点;5、 解:无论是均方末端距仍是均方回转半径,都只是平均量,获得的只是高分子链的平
10、均尺寸信息; 要准确知道高分子的详细外形尺寸,从原就上来说, 只知道一个均值往往是不够的; 最好的方法是知道末端距的分布函数,也就是处在不同末端距时所对应的高分子构象实现概率大小或构象数比例,这样任何与链尺寸有关的平均物理量和链的详细外形都可由这个分布函数求出;所以需要推导高斯链的构象统计理论;6、(1)依据 C-C 链化学键的键角109.5 o,求自由旋转链的Kuhn 链段长度和等效链段数;解:键角为 =109.5o,就键角的补角 =180o-109.5o=70.5o,cos=cos70.5o=0.33, 设化学键的数目为n,键长为 l,就自由旋转链的均方末端距为:.82nlh 20nl21
11、cosnl21.0331 . 99 nl21cos1.0 33链的伸直长度 L 为:nlcos 90/2 nlsin2nlsin109.o 502Kuhn 链段长度 b 为:b2 h01.99 nl22.43 lL0.82 nl名师归纳总结 等效连段数Z2 L00.82 nl220.34 n第 4 页,共 37 页1.99 nl2 h- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Flory 特点比ch2202nl(2)试验测得聚乙烯在溶剂十氢萘中的无扰尺寸为 求聚乙烯链的 Kuhn 链段长度和等效链段数;A=0.107 nm,键长 0.154 nm,解:聚乙烯的聚
12、合度为x,化学键数为 n,就 M =28x = 14n,nm H 2 CH2 Cx无扰尺寸Ah2012,就2 h02 AM20 . 10714 n0 . 16 nM又由于h 20nl21cos,所以 cos=0.744,1cos由于cos22 cos21,就cos20 . 933,Kuhn 链段长度 b 为:bh20.016 nn0 . 16 n1 . 11Lnlcos2.0 154.0 9332等效连段数Z2 L20nlcos2n0.1540.933 20 .13nh20. 160 .16nnFlory 特点比ch206.75nl(3)题( 1)和题( 2)可以说明什么问题?解:种情形下运算
13、出的等效链段数和等效链长均不同,抱负条件,化学键旋转是不自由的;说明实际情形偏离假设的(4)说明某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的缘由;解:以题( 1)为例,高分子链最大伸直长度Lmax0 .82nl,均方根末端距h21/21.99nl21/2,0就二者的比值Lmax20 .82 l20 .6n,h21/1.99nl0对于高分子而言,分子量 104,假设聚乙烯的聚合度为1000,分子量为 28000,名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 就化学键数目 n = 20,0,就Lmax20 .6n268.h21/0
14、高分子链在一般情形下是卷曲的,在外力作用下, 链段运动的结果是使分子趋于舒展;因此,在外力作用下,某些高分子材料可以发生很大的形变;理论上,聚 合度为 1000 的聚乙烯完全舒展可以产生 26.8 倍形变;7、(1)末端距hl1l2l3.lnnl,均方末端距h 20nl2n 2l2(2)由于高分子链为完全刚性链,就其质心为化学键数的二分之一处,即 n/2;设 mi 为第 i 个质点的质量, ri 为由质心到第 i 个质点的矢量;依据定义,2 R gm ir i2m i,由于每一个链段的质量相等,m i就2 R gr i21Nri2,其中 N 为等效链段数Nri2m iNi1由上图可知,Nr 1
15、h ir 1h i2 Nr 12r 1Nh iNh i2名师归纳总结 i1i1Nm iri0i1i1第 6 页,共 37 页质心应当满意的条件是:,由于每个链段是等同的,质点的质量NNi1h i0,由此可推出NNr1也相同,就rir 1h ii1i1i1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - r 11iNh iN1r 1 2N 12i N1 j N1 h i h j N N N2 r i h j 2 h i h ji 1 N i 1 j 1N N N N将上述关系式代入中,得 r i h i 2 1h i h j i 1 i 1 N i 1 j 12 2 2
16、hihj、hi、hj 为矢量,三者之间的关系可以用余弦定理表示:h ij h i h j 2 h h jN N N代入式可得 r i 2 1 h ij 2,由于 ijh 2是链段数为 j i 的均方末端距,i 1 2 N i 1 j 1且高斯链的均方末端距可表示为:hij 2 b 2 j i,其中 b 为等效链段长度所以,Nr i 2 b 2 N Nj i i 1 2 N i 1 j 1当 ji 时,j i i j ;当 ji 时,j i j i N N N所以,j i i j j i j 1 j 1 j i 1自然数列前 n 项的求和公式为:Sn 1 n n 1,将其代入中,得2N2 1 1
17、 2 1 2 1j i i i i 1 N i N i 1 i N i i iN N N ij 1 2 2 2 2将上述公式按 i 进行加和,并利用公式 1 22 23 2. N 2 N N 1 2 N 1,6得 N Nj i N i 2iN 1N 2 1N i N 3N,将其代入中,i 1 j 1 i 1 2 2 3N 2 3 2 2得 r i 2 b . N N b N 1 ,就i 1 2 N 3 62 1 N2 1 b 22 Nb 21 Nb 2R g r i . N 1 1 2 N i 1 N 6 6 N 6由于高分子链为完全刚性链,就质心处于链段的n/2 处, N=1/2,等效链段名
18、师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 长度 b=nl,2 RgNb21nl2612完全刚性分子:h22 2 n lh 22 2 n lR g211212h212R g2柔性高分子:h 2nl2n 倍;R g212 hn l266h26R g2可见 完全刚性分子比柔性高分子的尺寸大8、见书第 39-40 页;实际上高分子主链中每个键都不是自由结合的,由的,一个键转动时要带动邻近一段链一起运动,有键角的限制, 内旋转也不是自 也就是说相继的键他们的取向是彼此相关的;我们把相关的那些键组成一个“ 链段” 作为独立运动单元,高分
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