聚合物都是高分子吗?开云APP 开云官网入口

2023-09-18 01:26:32

  这个概念问题,其实问的就是定义。如果是考试,那得看你的任课老师本人什么说法,按他的来。

  分子是有严格定义的。高分子和大分子这两个词基本同义,高和大形容的都是分子量。至于分子量多大才能加一个高字或大字,只能按惯例是10^4 Da以上,而不是一条清晰的界限。

  分子的定义是:原子通过共价键形成的可独立存在的电中性整体,且为决定纯物质物理和化学性质的最小单元。后半段很重要,如果没有后半段,则一颗任意大小的金刚石、一片任意大小的石墨烯都是一个分子了。正是由于分子的定义,一片很大的石墨烯的总质量也许超过10^4 Da,也不是“高分子”,因为它首先不是“分子”。决定它们纯物质的物理化学性质的最小单元不是一个独立存在的电中性共价键整体。我们也许可以说4个sp3杂化的或3个sp2杂化的碳结构才分别是决定金刚石和石墨纯物质物理和化学性质的最小单元。所以这些材料也不属于分子材料,归到无机非金属材料去了。同理还有层状硅酸盐等也属此情况。

  这里说的“纯物质的物理性质”是指统计力学概念上的宏观性质。不是大量单元或者单元(几乎)不做热运动,那就不算了。

  所以,虽然理论上让一堆原子以共价键形成一个总质量超过10^4 Da电中性整体有很多种方式,但实际上能在总质量达到10^5 Da、10^6 Da之后仍然是“决定纯物质物理和化学性质(主要是物理性质)的最小单元”的,几乎只有通过原子形成长链达到高分子量的这种方式的情况能满足(这时还要附加一条公设就是对长链高分子是否“纯物质”只根据重复单元判断,不看整体分子,所以多分散的同种聚合物就是纯物质)。因为长链分子的其中一维是一直保持原子尺度的,热运动明显,因此不管你长度多长,物质有相当一部分物理和化学性质只看链节大小,不看总长度;但这时为何整链仍不得不视为决定纯物质物理和化学性质的最小单元呢?或说为何它不像金刚石或石墨烯那样直接不属于分子材料呢?因为还有一部分物理性质是由整链决定的。最基本地——决定其熔融态的流动性质的最小单元就只能说是整链,不能说是链节。而长链分子的整链可以说是由原子共价键形成的可独立存在的电中性整体了。所以长链分子能符合高分子定义,靠的是几乎长链结构专属的特点。

  碳纳米管虽然好像能类比,但由于碳纳米管的库恩长度非常大,已达到胶体尺度,很难显示分子和原子的那种热运动,碳纳米管本身烧掉了的温度都远远不够。

  所以很难想出一个除了长链分子之外仍能满足高分子定义的情况了。就算超支化聚合物也是基于链状的支化,而且超支化聚合物很难超过10^5 Da,只能将将算高分子。

  长链分子链分子量若要达到10^4 Da以上,原子排列完全没有重复地去形成,几乎不可能。常见的长链分子都是单体组合与重复形成的。所以,长链分子又大多是聚合物。

  聚合物只是指通过单体组合重复结合形成的长链分子,未必要长到分子量10^4 Da变成高分子。所以在聚合物概念范围内还分“高聚物”和“寡聚物”,如果这么定义的话可以说聚合物中只有高聚物是高分子了。但实际上中文的“高聚物”这词历史上来自英文“high polymer”。High polymer都是五十年代以前的叫法。开云 开云体育现在英语文献已经不加high这个修饰,开云 开云体育凡polymer就仅指分子量高的聚合物,寡聚物会用oligomer。

  惯例上,我们把长链分子的化学交联产物也称为“高分子材料”,但实际上这种情况中决定纯物质物理性质的是交联点间的链段,它们不是“可独立存在的”。分子量往往也达不到10^4。环氧树脂、有机硅材料经常是小分子直接交联形成的,更加不满足分子的定义了,惯例上却常常归为高分子材料。这些“高分子材料”,其实跟碳纳米管和石墨烯类似,严格上不属于分子材料。归类的原因主要还是产业链接近甚至重合。

  聚合物是从物质来源角度命名的,也就是由一个个单体聚合而成,却不关注分子量,所以根据分子量的差异,可以有低聚物

  ,低聚物分子量可以是几百几千,,比如PEG400(分子量为400的聚乙二醇),PEG600(分子量为600的聚乙二醇);

  。常规的聚合物分子量一般是几万几十万,少数为几百万,如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。

  而高分子是从分子量大小,分子链长短等角度命名的,如1所述,聚合度很高的聚合物是高分子。但是高分子却不局限于聚合物,因为还有天然高分子,它们不是通过聚合形成的。比如蛋白质、多糖、纤维素等等。

  不都是,有很多低聚体,预聚物,比如一些交联聚合物,没交联时有的分子量其实不大……开云 开云体育平台开云 开云体育平台开云 开云体育平台





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