题目
在一根聚乙烯醇纤维下端悬挂一只重量适当的砝码,然后浸入盛有沸水的烧杯中,发现只要是砝码悬于水中,则纤维情况基本不变;但若把砝码沉于烧杯底部,则此纤维会被溶解,试解释这种现象。
在一根聚乙烯醇纤维下端悬挂一只重量适当的砝码,然后浸入盛有沸水的烧杯中,发现只要是砝码悬于水中,则纤维情况基本不变;但若把砝码沉于烧杯底部,则此纤维会被溶解,试解释这种现象。
题目解答
答案
聚乙烯醇(PVA)纤维在沸水中是否溶解,取决于其结晶度及分子间作用力。当砝码悬于水中时,纤维处于拉伸状态,分子链被拉直,结晶区域增多,分子间作用力增强,纤维结构更加稳定,能够抵抗沸水的溶解作用。此时,纤维的结晶度较高,不易被水分子渗透和溶解。
然而,当砝码沉于烧杯底部时,纤维不再受拉伸力作用,分子链恢复为较为松散的无定形状态。此时,纤维的结晶度降低,分子间作用力减弱,水分子更容易渗透到纤维内部,导致纤维逐渐溶解。此外,沸水的高温会加速PVA分子的水解过程,进一步促进纤维的溶解。
综上,纤维在拉伸状态下(砝码悬于水中)因结晶度高而稳定,而在无拉伸状态下(砝码沉底)因结晶度低而易溶解。这解释了题目中观察到的现象。