Ποιο είναι το σχήμα ενός πολυμερούς μορίου σε διάλυμα;
1. Τύπος πολυμερούς:
* Γραμμικά πολυμερή: Αυτά αποτελούνται από μία μόνο αλυσίδα μονομερών. Μπορούν να πάρουν μια ποικιλία σχημάτων, από τυχαία πηνία σε εκτεταμένες αλυσίδες , ανάλογα με τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μονομερών και του διαλύτη.
* διακλαδισμένα πολυμερή: Αυτά έχουν πλευρικές αλυσίδες που διακλαδίζονται από την κύρια αλυσίδα, οδηγώντας σε πιο σύνθετα σχήματα και ενδεχομένως αυξημένη διαλυτότητα.
* Σταυροειδή πολυμερή: Αυτά έχουν χημικούς δεσμούς μεταξύ διαφορετικών αλυσίδων πολυμερούς, με αποτέλεσμα μια άκαμπτη δομή δικτύου και συχνά οδηγούν σε σχηματισμό πηκτής .
2. Ποιότητα διαλύτη:
* καλός διαλύτης: Οι αλυσίδες πολυμερούς είναι καλά διαλυμένες, επιτρέποντάς τους να επεκτείνουν και να υιοθετήσουν μια διαμόρφωση τυχαίων πηνίων .
* Κακή διαλύτης: Οι αλυσίδες πολυμερούς παρουσιάζουν ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους από τον διαλύτη, οδηγώντας σε κατάρρευση και συσσωμάτωση σε πιο συμπαγείς δομές.
3. Συγκέντρωση:
* Αραίωτα λύσεις: Οι αλυσίδες πολυμερών είναι πολύ μακριά και συμπεριφέρονται ως επί το πλείστον ανεξάρτητα.
* Συγκεντρωμένα διαλύματα: Οι αλυσίδες πολυμερούς αλληλεπιδρούν σημαντικά, οδηγώντας σε εμπλοκή, επικάλυψη αλυσίδας και ενδεχομένως gelation .
4. Θερμοκρασία:
* υψηλή θερμοκρασία: Οι αλυσίδες πολυμερών έχουν υψηλότερη ενέργεια και μπορούν να επεκταθούν περισσότερο, οδηγώντας σε μια πιο επεκταθείσα διαμόρφωση .
* Χαμηλή θερμοκρασία: Οι αλυσίδες πολυμερών έχουν χαμηλότερη ενέργεια και είναι πιο πιθανό να κατάρρευση και συσσωματώματα .
5. Αλληλεπιδράσεις:
* ελκυστικές αλληλεπιδράσεις: Αυτά μπορούν να οδηγήσουν σε συσσωμάτωση, αναδίπλωση και κρυστάλλωση .
* απωθητικές αλληλεπιδράσεις: Αυτά μπορούν να οδηγήσουν σε επέκταση και επέκταση αλυσίδας .
Κοινά σχήματα:
* Τυχαίο πηνίο: Αυτό είναι το πιο συνηθισμένο σχήμα για ευέλικτα πολυμερή σε καλούς διαλύτες. Η αλυσίδα υιοθετεί μια τυχαία, ευέλικτη διαμόρφωση λόγω της σταθερής θερμικής κίνησης των μονομερών.
* Εκτεταμένη αλυσίδα: Σε ορισμένες περιπτώσεις, ειδικά σε ισχυρούς διαλύτες ή κάτω από υψηλή τάση, η αλυσίδα πολυμερούς μπορεί να επεκταθεί σε μια πιο γραμμική διαμόρφωση.
* σφαιρική: Ορισμένα πολυμερή διπλώνουν σε συμπαγή, σφαιρικά σχήματα λόγω συγκεκριμένων αλληλεπιδράσεων μεταξύ των μονομερών. Αυτό είναι κοινό στις πρωτεΐνες.
* Rod-like: Ορισμένα άκαμπτα πολυμερή, όπως η κυτταρίνη, έχουν ένα πιο επιμήκη, ράβδο που μοιάζει με ράβδο.
Προσδιορισμός σχήματος πολυμερούς:
Το σχήμα ενός πολυμερούς μορίου σε διάλυμα μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας διάφορες πειραματικές τεχνικές όπως:
* Σκάσδεση φωτός: Μετρά τη διασπορά του φωτός από το πολυμερές, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος και το σχήμα.
* Σκάσματα ακτίνων Χ μικρής γωνίας (SAXS): Παρέχει πληροφορίες σχετικά με την εσωτερική δομή του πολυμερούς.
* Δυναμική σκέδαση φωτός (DLS): Μετρά τη διάχυση του πολυμερούς, αποκαλύπτοντας το μέγεθος και το σχήμα του.
* ιξώδες: Μετράει την αντίσταση της διαλύματος στη ροή, η οποία μπορεί να επηρεαστεί από το μέγεθος και το σχήμα του πολυμερούς.
Η κατανόηση του σχήματος ενός πολυμερούς μορίου σε διάλυμα είναι ζωτικής σημασίας για την πρόβλεψη των ιδιοτήτων του και της συμπεριφοράς του σε διαφορετικές εφαρμογές, όπως η παράδοση φαρμάκων, η επιστήμη των υλικών και η βιοτεχνολογία.
