《高分子物理习题》课件

高分子物理习题课程简介本课程将带领学生深入学习高分子物理学中重要的概念和理论。课程内容涵盖了高分子物理学的核心知识，并结合大量的习题案例进行讲解。通过学习本课程，学生将能够更深入地理解高分子材料的性质和结构。学习目标掌握高分子物理基本概念深入理解高分子结构、性质和性能之间的关系。熟练运用分子量测定方法掌握渗透压法、光散射法、粘度法等常用方法。提高解决高分子物理习题的能力通过练习，巩固理论知识，提升实际应用能力。基本概念回顾高分子链高分子链是由许多重复结构单元（单体）连接而成，形成的巨型分子。分子量高分子的分子量是指单个高分子链的质量，通常用相对分子质量（Mr）表示。分子量分布高分子材料中，不同分子链的分子量通常并不相同，形成分子量分布。分子量的测定渗透压法利用溶液渗透压与溶质分子量之间的关系确定分子量。光散射法利用溶液对光的散射强度与溶质分子量之间的关系确定分子量。粘度法利用溶液的粘度与溶质分子量之间的关系确定分子量。沉淀分级法根据溶质在不同溶剂中的溶解度差异进行分级，并测定各级组分的分子量。电泳法利用溶质在电场中的迁移速度与分子量之间的关系确定分子量。渗透压法1定义溶液通过半透膜扩散到纯溶剂中，产生一个压力，称为渗透压2原理溶液的渗透压与溶液的浓度和温度成正比3应用测定高分子溶液的摩尔质量，研究高分子溶液的性质光散射法1原理当光束照射到溶液中时，光线会与溶液中的粒子发生相互作用，从而产生散射现象。2测量通过测量散射光的强度和角度，可以推算出溶液中粒子的尺寸和浓度。3应用光散射法可用于测定高分子的分子量、形状和尺寸等重要参数。粘度法1粘度测量测量溶液的粘度2分子量计算利用Mark-Houwink方程3分子量分布通过不同溶液的粘度沉淀分级1原理利用不同分子量的高分子在溶剂中溶解度不同，通过加入沉淀剂使高分子溶液分层，从而分离不同分子量的高分子。2方法常用的沉淀分级方法包括分级沉淀法和分级溶解法。3应用沉淀分级广泛应用于高分子材料的分子量分布测定和纯化。电泳法1分离原理利用带电物质在电场中的迁移速度不同进行分离。2应用测定高分子物质的分子量和分子量分布。3优点灵敏度高，分辨率高，可用于分析复杂体系。渗透压计算习题1溶液浓度计算溶液的摩尔浓度，例如：1g聚乙烯醇溶于100ml水中，其摩尔浓度为多少？2渗透压已知溶液的摩尔浓度和温度，计算溶液的渗透压，例如：25℃下，1g聚乙烯醇溶于100ml水中，其渗透压为多少？3分子量已知溶液的渗透压、温度和溶液浓度，计算聚合物的分子量，例如：25℃下，1g聚乙烯醇溶于100ml水中，其渗透压为0.1atm，其分子量为多少？渗透压计算案例案例一25℃时，某聚合物溶液的渗透压为0.1atm，溶液浓度为1g/100mL，求该聚合物的摩尔质量。案例二某聚合物溶液在30℃时的渗透压为0.05atm，溶液浓度为0.5g/100mL，求该聚合物的摩尔质量。光散射原理1光与物质相互作用当光束照射到溶液中时，会与溶液中的分子发生相互作用，导致光散射现象。2散射光强度散射光的强度与溶液中分子的尺寸、形状和浓度有关，也与入射光波长有关。3瑞利散射当散射粒子尺寸远小于入射光波长时，发生瑞利散射，散射光强度与入射光波长的四次方成反比。4米氏散射当散射粒子尺寸与入射光波长相当或更大时，发生米氏散射，散射光强度与入射光波长的关系更为复杂。光散射计算习题本部分主要讲解一些光散射计算的典型习题，包含难度等级分类。光散射计算案例100克分子浓度20溶液浓度1.5折射率增量500散射光强度利用光散射法测定高分子溶液的分子量需要进行一系列计算，包括克分子浓度、溶液浓度、折射率增量和散射光强度。粘度测定方法毛细管粘度计通过测量液体在毛细管中流动的速度来确定粘度旋转粘度计使用旋转圆盘或圆柱体来测量液体对运动的阻力落球粘度计通过测量球体在液体中下落的速率来确定粘度粘度计算习题计算不同样品的粘度值。粘度计算案例案例描述在25℃下，测得聚合物溶液的动力粘度为0.01Pa·s，溶剂的动力粘度为0.008Pa·s，聚合物溶液的浓度为0.2g/mL。计算该聚合物溶液的特性粘度是多少？公式ηsp=η/η0-1解ηsp=0.01/0.008-1=0.25结论该聚合物溶液的特性粘度为0.25。沉淀分级原理1溶解度差异沉淀分级利用不同分子量的聚合物在溶液中的溶解度差异来分离。2沉淀剂加入通过逐渐加入沉淀剂，使不同分子量的聚合物依次从溶液中析出。3分级收集将析出的沉淀物进行分级收集，即可获得不同分子量的聚合物。沉淀分级习题该习题模拟了不同分子量高分子在溶液中沉淀分级的过程，考察学生对沉淀分级原理的理解和应用。沉淀分级案例1聚合物聚合物样品2溶剂选择合适的溶剂3沉淀剂加入沉淀剂4分级根据粒径分级电泳原理电场带电荷的粒子在电场中会发生迁移，迁移速度与带电荷量、电场强度和粒子大小有关。迁移速度高分子电泳中，迁移速度主要受分子大小和形状的影响，分子量越小，迁移速度越快，形状越规则，迁移速度越快。分离通过控制电场强度和介质性质，可以将不同分子量或不同形状的高分子分离。电泳测定习题习题1什么是电泳？习题2电泳法测定高分子相对分子质量的原理是什么？习题3电泳法测定高分子相对分子质量有哪些影响因素？电泳测定案例1聚合物在电场中，聚合物会根据其电荷和大小发生迁移。2迁移速度迁移速度反映了聚合物的电荷密度和分子量。3分离通过电泳分离，可以测定聚合物样品的分子量分布。相对分子质量计算平均分子量计算数均分子量Mn=ΣNiMi/ΣNi重均分子量Mw=ΣNiMi^2/ΣNiMi粘均分子量Mv=ΣNiMi^a/ΣNiMi^(a-1)Z均分子量Mz=ΣNiMi^3/ΣNiMi^2分子量分布1单分散所有分子都具有相同的分子量。2多分散聚合物分子具有不同的分子量，形成分布。3分布类型高分子材料的分子量分布可用不同函数描述。4影响因素聚合反应条件、单体结构等影响分子量分布。习题巩固练习通过练习，您可以