Vyloučený objem - Excluded volume

Koncept vyloučený objem byl představen Werner Kuhn v roce 1934 a podal žádost polymer molekuly krátce nato Paul Flory.

V teorii tekutého stavu

V teorii kapalného stavu je „vyloučeným objemem“ molekuly objem, který je nepřístupný jiným molekulám v systému v důsledku přítomnosti první molekuly.[1] Vyloučený objem tvrdé koule je osmkrát větší než její objem - pro dvoumolekulární systém je však tento objem rozdělen mezi dvě částice, což dává konvenční výsledek čtyřnásobku objemu;[2] toto je důležité množství v Van der Waalsova stavová rovnice. Výpočet vyloučeného objemu pro částice s nesférickými tvary je obvykle obtížný, protože závisí na relativní orientaci částic. Vzdálenost nejbližšího přiblížení těžké elipsy a jejich vyloučená oblast byla nedávno zvažována.

Ve vědě o polymerech

Ve vědě o polymeru se vyloučený objem vztahuje k myšlence, že jedna část molekuly s dlouhým řetězcem nemůže zabírat prostor, který je již obsazen jinou částí stejné molekuly.[3] Vyloučený objem způsobí, že konce polymerního řetězce v roztoku budou dále od sebe (v průměru), než by byly, kdyby tam nebyl vyloučený objem (např. V případě ideální řetěz Modelka). Uznání, že vyloučený objem byl důležitým faktorem při analýze molekul s dlouhým řetězcem v řešeních, poskytlo důležitý koncepční průlom a vedlo k vysvětlení několika záhadných experimentálních výsledků dne. Rovněž to vedlo ke konceptu bod theta, soubor podmínek, za kterých lze provést experiment, který způsobí neutralizaci vyloučeného objemového efektu. V bodě theta se řetěz vrátí k ideálním charakteristikám řetězu.[4] Interakce na velké vzdálenosti vyplývající z vyloučeného objemu jsou eliminovány, což umožňuje experimentátorovi snadněji měřit funkce krátkého dosahu, jako je strukturní geometrie, potenciály rotace vazby a sterické interakce mezi blízkými skupinami. Flory správně identifikoval, že rozměr řetězce v polymerních taveninách by měl velikost vypočtenou pro řetězec v ideálním řešení, pokud by vyloučené objemové interakce byly neutralizovány experimentováním v bodě theta.

Viz také

Reference

  1. ^ Hill T. L., Úvod do statistické termodynamiky, Dover Publications, New York, 1986, s. 288
  2. ^ Mortimer, Robert G., Fyzikální chemie, Academic Press, 3. vydání, s. 423
  3. ^ Hill T. L., Úvod do statistické termodynamiky, Dover Publications, New York, 1986, s. 225
  4. ^ Rubinstein M., Colby R. H., Fyzika polymerů, Oxford University Press, New York, 2003, s. 49