题目
什么是溶度参数δ? 聚合物的δ怎样测定? 根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在其δ相近的溶剂中?
什么是溶度参数δ? 聚合物的δ怎样测定? 根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在其δ相近的溶剂中?
题目解答
答案
解:(1)溶度参数是内聚能密度的开方,它反映聚合物分子间作用力的大小。
(2)由于聚合物不能汽化,不能通过测汽化热来计算δ。聚合物的δ常用溶胀度法,浊度法和黏度法测定。
(3)溶解自发进行的条件是混合自由能
,
对于非极性聚合物,一般
(吸热),
所以只有当
时才能使。
∵
,∴
越小越好。
∴
越小越好,即
与
越接近越好。
解析
步骤 1：定义溶度参数δ
溶度参数δ是内聚能密度的开方，它反映聚合物分子间作用力的大小。内聚能密度是指单位体积内聚合物分子间作用能的大小，而溶度参数δ则是该值的平方根，用于描述聚合物分子间相互作用的强度。
步骤 2：聚合物δ的测定方法
由于聚合物不能汽化，不能通过测汽化热来计算δ。聚合物的δ常用溶胀度法、浊度法和黏度法测定。这些方法通过测量聚合物在不同溶剂中的溶胀程度、浊度变化或黏度变化来间接计算δ值。
步骤 3：非极性聚合物溶解的热力学解释
根据热力学原理，溶解过程的自发进行条件是混合自由能$\Delta {F}_{M}=\Delta {H}_{M}-T\Delta {S}_{M}\lt 0$。对于非极性聚合物，溶解过程一般为吸热过程，即$\Delta {H}_{M}\gt 0$。因此，要使溶解过程自发进行，必须满足$|\Delta {H}_{M}|\lt T|\Delta {S}_{M}|$。由于$\Delta {S}_{M}\gt 0$，所以$\Delta {H}_{M}$越小越好。$\Delta {H}_{M}={V}_{{P}_{1}}{({S}_{1}-{S}_{2})}^{2}$，其中${S}_{1}$和${S}_{2}$分别是聚合物和溶剂的溶度参数。因此，${S}_{1}-{S}_{2}$越小越好，即聚合物的δ与溶剂的δ越接近越好。
溶度参数δ是内聚能密度的开方，它反映聚合物分子间作用力的大小。内聚能密度是指单位体积内聚合物分子间作用能的大小，而溶度参数δ则是该值的平方根，用于描述聚合物分子间相互作用的强度。
步骤 2：聚合物δ的测定方法
由于聚合物不能汽化，不能通过测汽化热来计算δ。聚合物的δ常用溶胀度法、浊度法和黏度法测定。这些方法通过测量聚合物在不同溶剂中的溶胀程度、浊度变化或黏度变化来间接计算δ值。
步骤 3：非极性聚合物溶解的热力学解释
根据热力学原理，溶解过程的自发进行条件是混合自由能$\Delta {F}_{M}=\Delta {H}_{M}-T\Delta {S}_{M}\lt 0$。对于非极性聚合物，溶解过程一般为吸热过程，即$\Delta {H}_{M}\gt 0$。因此，要使溶解过程自发进行，必须满足$|\Delta {H}_{M}|\lt T|\Delta {S}_{M}|$。由于$\Delta {S}_{M}\gt 0$，所以$\Delta {H}_{M}$越小越好。$\Delta {H}_{M}={V}_{{P}_{1}}{({S}_{1}-{S}_{2})}^{2}$，其中${S}_{1}$和${S}_{2}$分别是聚合物和溶剂的溶度参数。因此，${S}_{1}-{S}_{2}$越小越好，即聚合物的δ与溶剂的δ越接近越好。