Полимеры и их конформации (стр. 2 из 2)
Для реального расчета какой-либо конформации молекулы метод молекулярной механики был реализован в пакете программ HyperChem. Так, для того, чтобы произвести расчет какой-либо молекулы, необходимо построить данную молекулу на экране монитора, соптимизировав начальные параметры длин связей, валентных и торсионных углов. Затем в меню выбирается метод расчета и, кроме того, математических способ расчета, относящийся к способам расчета методами вычислительной математики. После запуска, программа ищет энергетически наиболее выгодную конформацию молекулы, которую и выдает в конце вычислений на экране. Затем оказывается возможным 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, является определение с помощью компьютерной рассчетной программы наиболее вероятных конформаций нескольких модельных олигомерных.
Экспериментальная часть и обсуждение результатов
В качестве модельных молекул для расчета были выбраны олигомеры с числом мономерных звеньев равным 100 следующих полимеров, формулы которых представлены ниже: полидиметлилсилоксан, полиизобутилен, полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат.
 |
 |
 |
 |
 |
Все вышеуказанные олигомеры в соответствии с данными компьютерного расчета принимают конформации спирали. Данные расчетов представлены в нижеследующей таблице.
| Полимер | Сегмент Куна, | Число мономерных остатков в сегменте |
| 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 |
| Полиметилметакрилат | 15,1 | 6,0 |
Увеличение величины сегмента Куна и соответственно числа мономерных остатков в сегменте в данном ряду можно объяснить увеличением размеров заместителей и как следствие увеличением скелетной жестокости цепи. Действительно, равновесная гибкость цепи зависит от химического строения основной цепи, а также от природы и размера заместителя. Наибольшей равновесной гибкостью характеризуются полидиметилсилоксан и виниловые полимеры, которые обладают большой равновесной гибкостью, не изменяющейся даже при введении такого большого заместителя, как фенил. Увеличение размеров заместителей в цепи, например гребнеобразных полимеров (полиметилметакрилатов), приводит к возрастанию сегмента Куна до 50 ангстрем, т.е. к увеличению скелетной жесткости цепи. Однако введением боковых заместителей очень сильно изменить жесткость цепи нельзя.
Выводы
1. В ходе выполнения данной работы был получен навык работы с научной литературой.
2. Была освоена современная профессиональная научная компьютерная программа по химии, позволяющая проводить теоретические расчеты наиболее вероятных конформаций молекулы.
3. Для нескольких модельных олигомеров были получены данные о их пространственном строении, параметрах и длинах связей атомов в молекуле, которые находятся в хорошем соответствии с априорным предсказанием.
Список литературы
1. А. А. Тагер “Физикохимия полимеров”, М., химия, 1978
2. В. А. Каргин, Г. Л. Слонимский “Краткие очерки по физико-химии полимеров”, изд. МГУ, 1960