فيزياء البوليمر

فيزياء البوليمر هو دراسة فيزياء وكيمياء جزيئات البوليمر والتركيز بشكل خاص على الخصائص الفيزيائية لهذه الجزيئات وقد تتضمن أيضا دراسة تفاعلات التفكك والتركيب للبوليمرات بدءا من المكونات الأولية .

تعني كلمة بوليمر عديد الاجزاء, والبوليمر هو جزئ كبير يبني بواسطة تكرار وحدة كيميائية بسيطة وصغيرة من نفس النوع أو من انواع مختلفة بشكل محدود جدا (عادة نوعين), وتسمي هذه الوحدات الكيميائية بالوحدات التكرارية التي ترتبط فيما بينها بواسطة الروابط التساهمية لتكون جزئ البوليمر بواسطة تفاعل البلمرة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 النماذج

نماذج سلاسل البوليمر تنقسم إلى نوعين: نماذج "مثالية" ونماذج "حقيقية". النماذج المثالية تفترض عدم وجود تفاعل بين مونومرات السلسلة. وهذا الافتراض صحيح لبعض الأنظمة البوليمرية، حيث التفاعلات الإيجابية والتفاعلات السلبية بين المونومرات يلغي بعضها البعض. نماذج السلاسل المثالية تعطي نقطة انطلاق جيدة لدراسة الأنظمة الأكثر تعقيداً وهي أنسب للمعادلات ذات المتغيرات الأكثر عدداً.

 سلاسل مثالية

The hindered rotation model assumes that the torsion angle is hindered by a potential energy. This makes the probability of each torsion angle proportional to a Boltzmann factor:

$P(\theta )\propto {}\exp \left(-U(\theta )/kT\right)$

In the rotational isomeric state model the allowed torsion angles are determined by the positions of the minima in the rotational potential energy. Bond lengths and bond angles are constant.

 تأثير المذيب والحرارة

$R_{g}\sim N^{\nu }$,

where $R_{g}$ is the radius of gyration of the polymer, $N$ is the number of bond segments (N, which is the degree of polymerization) of the chain.

For good solvent, $\nu =3/5$; for bad solvent, $\nu =1/3$. Therefore polymer in good solvent has larger size and behaves like a fractal object. In bad solvent it behaves like a solid sphere.

In the so called $\theta$ solvent, $\nu =1/2$, which is the result of simple random walk. The chain behaves as if an ideal chain.

 المصادر

• H. Yamakawa, "Helical Wormlike Chains in Polymer Solution", (Springer Verlag, Berlin, 1997)
• Michael Rubinstein and Ralph H. Colby, "Polymer Physics", Oxford University Press, 2003
• Kleinert, Hagen, Path Integrals in Quantum Mechanics, Statistics, Polymer Physics, and Financial Markets, 4th edition, World Scientific (Singapore, 2004); Paperback ISBN 981-238-107-4 (also available online: PDF-files)