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范德華力 范德華力包括哪三種力( 三 )


可降解塑料袋也是這個原理,斷主鏈,成為低分子量的聚合物或者小分子
這個過程就像用面條卷的繩子去拉地上的卡車一樣 ??ㄜ嚭偷孛娴哪Σ亮艽?,面條很弱 , 結(jié)果就是面條扯斷了,卡車紋絲不動 。斷了的面條繼續(xù)扯,早晚扯成小面塊,它們不再是面條了 。
開腦洞:把高聚物變成氣態(tài)的方法在此提供兩種思路:從小到大和從大到小 。
從大到小先用良溶劑(比如二氯甲烷)把橡膠充分溶脹 , 高聚物里的分子鏈會和溶劑形成氫鍵或者范德華力作用,這樣有利于屏蔽掉高聚物分子間的范德華力 。溶劑是小分子,分子間相互作用較弱,容易帶著高分子一起分離 。
溶脹示意圖
不過一般溶脹還不夠把橡膠足夠稀釋 , 一小滴溶液可能有上萬個分子鏈,取出烘干的話還是固體 。可以使用高速離心法,讓分子鏈沉下去,上層的會稀一些 。此時想辦法把分子鏈“拎”出來就行,比如用原子力顯微鏡或者光鑷系統(tǒng) 。
光鑷的原理
另一種從大到小的思路是借鑒石墨烯的制備方法,人類首次獲得石墨烯是通過拿膠帶反復(fù)粘石墨,把片層狀的石墨烯剝離下來 。
我們也可以試試拿膠帶粘橡膠,不過最好還是“稀釋”一下之后再操作 。
剝離石墨烯
從小到大先把一定數(shù)量的高聚物單體精確稱量 , 精準(zhǔn)加入引發(fā)劑,完美地控制反應(yīng)條件,讓這一堆高聚物單體只生成一根分子鏈,多艙室反應(yīng),把這些反應(yīng)后的分子鏈挨個收集起來就行 。
構(gòu)思的每個艙室里的反應(yīng)機(jī)制
這部分看個樂呵一下就行,深究起來幾乎沒有實現(xiàn)的可能 。
補(bǔ)充說明“范德華力”和“分子間作用力”的定義仍存在不小的爭議 。
一是由于范德華力的提出并非理論推導(dǎo),而是來自于實驗現(xiàn)象的歸納總結(jié) 。
二是中學(xué)階段直接把范德華力叫做分子間作用力,但是如果只看“分子間作用力”幾個字,實際上分子間的作用遠(yuǎn)不止如此簡單,還有氫鍵,鹵鍵 , 芳環(huán)堆疊等 。
【范德華力 范德華力包括哪三種力】凱夫拉纖維的分子式,虛線是氫鍵,也是一種“分子間作用力”
考慮到范德華力是一種更普適的力,尤其是色散力 , 幾乎一切分子和原子間都有色散力的存在 。所以中學(xué)階段可能習(xí)慣把范德華力叫分子間作用力 。
本文使用的范德華力定義來自于International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)的goldbook,這個公認(rèn)度較高 , 排除了很多字面上理解的“分子間作用力” 。

沒有計算的物理不是真的物理,之前提到的那一堆范德華力是不是真的比共價鍵大最好還要算一算:
簡化起見,我們選聚乙烯(PE)作為研究對象,它結(jié)構(gòu)簡單,分子間沒有氫鍵等干擾項,只考慮范德華力作為所有分子間作用力較為合理 。
很多塑料都是PE做的
PE分子鏈上主鏈?zhǔn)荂-C單鍵,鍵能大概347kJ/mol,單個結(jié)構(gòu)單元的取向力,誘導(dǎo)力和色散力分別為:12-21kJ/mol,6-12kJ/mol和0.8-8.4kJ/mol 。
考慮到色散力才是非極性高分子鏈間的主要矛盾,而且相比取向力和誘導(dǎo)力 , 色散力最小 。本著給高分子找事兒的心態(tài),不如假設(shè)PE分子間的相互作用全由色散力提供 。

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