ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. В чем заключается различие между понятиями конформация и конфигурация, термодинамическая и кинетическая гибкость макромолекул?

2. Какими характеристиками можно оценить гибкость макромолекул?

3. Как влияет первичная структура макромолекулы на ее гибкость?

4. Какими способами можно определить θ-состояние полимеров?

5. При турбидиметрическом титровании 50 см³ раствора полиизобутилена в хлорбензоле н-пропанолом при температуре 14°С получены следующие данные:

Концентрация полиизобутилена, %	0,1	0,2	0,4	0,6	1,0
Количество н-пропанола, см3	28,4	27,1	26,5	25,3	24,9

Рассчитать состав θ-растворителя (соотношение хлорбензола и н-пропанола).

6. Вычислить θ-температуру для системы полистирол - растворитель. Данные по критическим температурам растворения (на кривых НКТР и ВКТР) в зависимости от молекулярной массы приведены в таблице:

117

7. Как можно определить θ-температуру из эбулиоскопических данных?

8. На чем основано определение θ-температуры осмометрическим методом?

9. Доказать, что при θ-температуре не наблюдается отклонения от идеальности в разбавленных растворах полимеров.

10. Зависимость относительного давления паров растворителя над раствором полимера от мольной доли растворителя подчиняется закону Рауля. Каково термодинамическое качество растворителя?

11. Система полимер - растворитель характеризуется ВКТР. Каковы изменения энтальпий и энтропии смешения в области между ВКТР и θ-температурой?

12. Как изменится второй вириальный коэффициент раствора В полистирола в бензоле при введении в него метанола?

13. Каким математическим условиям удовлетворяют параметр взаимодействия (но Флори) χ₁ и второй вириальный коэффициент В в уравнении осмотического давления для растворов полимеров в хороших растворителях?

14. Показать расчетом δ_р и δ_п, растворяется ли поливинилхлорид в циклогексаноне при температуре 25°С.

15. Показать расчетом δ_р и δ_п, растворяется ли полиакрилонитрил при 50°С в этиленкарбонате.

16. Рассчитать δ_п и δ_р для поливинилиденхлорида и диэтилового эфира. Растворяется ли поливинилиденхлорид при 25°С в диэтиловом эфире?

17. Показать расчетом δ_п и δ_р, растворяется ли полиэтилентерефталат в тетрахлорэтане при 25°С.

18. Растворяется ли поливинилацетат в воде при 25°С?

19. Показать расчетом, растворяется ли полиметилметакрилат в анилине при 25°С.

20. Показать расчетом δ_п и δ_р, растворяется ли полистирол в муравьиной кислоте и тетрагидрофуране при 25°С.

21. Показать расчетом, будет ли растворяться полиэтилентерефталат при 25°С в смеси тетрахлорэтана и фенола (1:1 по массе).

22. Рассчитать параметр растворимости смеси ацетона и этилового спирта при соотношении 85:15 (по массе) и показать, будет ли растворяться в этой смеси полиметилакрилат.

23. Рассчитать параметр растворимости смеси метиленхлорида и метилового спирта при соотношении 90:10 (по массе) и показать, будет ли растворяться в ней триацетилцеллюлоза.

24. Рассчитать, при каком соотношении метиленхлорида и циклогексанона растворится в этой смеси поливинилхлорид при 25°С.

118

25. Рассчитать параметр растворимости для полиакролеина и показать расчетом, будет ли он растворяться в диоксане.

26. Показать расчетом, растворяется ли полистирол в бензоле, хлорбензоле и ацетоне.

27. Рассчитать по методу Аскадского параметры растворимости поликапроамида и муравьиной кислоты. Растворяется ли поликапроамид в муравьиной кислоте?

28. Рассчитать методами Гильдебранда и Аскадского и сравнить параметры растворимости полибутадиена, поливинилбромида, полипропиленоксида; сделать вывод о возможности сопоставления этих методов.

29. Рассчитать методами Гильдебранда и Аскадского параметры растворимости этилбензола, трибромметана, этиленгликоля. Сравнить их и сделать вывод о сопоставимости этих методов расчета.

30. Найти соотношение диэтилового эфира и этилового спирта, при котором будет растворяться в этой смеси полиметилметакрилат.

31. Как будет изменяться параметр растворимости в ряду полимеров "полиэтилен, полипропилен, полиакрилонитрил, полигексафторпропилен"?

32. Рассчитать параметр растворимости поли-n-цианбензилакрилата и показать расчетом, будет ли растворяться этот полимер в диметилсульфоксиде, этиленкарбонате, формамиде.

33. Рассчитать параметр растворимости поли-2,4-дициан-стирола и показать расчетом, растворяется ли этот полимер в бензоле, тетрагидрофуране и α-пиперидине.

34. От каких факторов зависит предельная растворимость полимеров?

35. Каким математическим условиям удовлетворяют параметр Флори χ₁ и второй вириальный коэффициент В для растворов полимеров в плохом растворителе?

36. Вычислить молекулярную массу и степень полимеризации сегмента поливинилхлорида при концентрации 0,02 г/100 см³. Осмотическое давление этого раствора при 20°С составляло n_o = 0,3·10^-2 атм.

37. Виток α-спирали фибриллярного белка (3.6 аминокислотных остатков) измерен параллельно ее оси. Его длина равна 0,5 нм. Сколько аминокислотных остатков нужно добавить в секунду к каждой α-спирали волокна кератина, если человеческий волос вырастает в год на 15,24 см?

38. Полиметиленовая цепь Н(СН₂)_nН имеет молекулярную массу 100000. Рассчитать:

а) среднеквадратичное расстояние между концами макромолекулы, предположив, что полимерная цепь свободно сочленена;

119

б) корень квадратный из среднеквадратичного расстояния, предположив, что валентный угол равен 109°28'.

39. Найдено, что корень квадратный из среднеквадратичного расстояния от одного конца макромолекулы полиэтилена до другого равен 7,5 нм. Вычислить молекулярную массу полимера, предположив, что у данного гомополимера цепь свободно сочленена. Длина связи С-С равна 0,154 нм.

40. Как изменится второй вириальный коэффициент осмотического давления в растворе полиэтилентерефталата в гексафторизопропаноле при 25°С при введении в него метанола?

41. При определении М_п вторичного ацетата целлюлозы осмометрическим методом с использованием гидратцеллюлозной мембраны было установлено, что значения М_п, полученные при измерении осмотического давления ацетоновых растворов, оказались более высокими, чем в случае уксуснокислых растворов. Минимальные значения М_n получены при исследовании диметилформамидных растворов. Объяснить вероятные причины этого явления.

42. Высота поднятия жидкости в капилляре осмометра при изотермических измерениях осмотического давления растворов поливинилхлорида одинаковой концентрации в тетрагидрофуране выше, чем в диметилформамиде. Объяснить вероятные причины этого явления.

43. Каковы вероятные причины зависимости значений второго вириального коэффициента В и параметра χ₁ от молекулярной массы полимера?

44. Каковы вероятные причины зависимости второго вириального коэффициента В и параметра χ₁ от температуры?

45. Каковы вероятные причины зависимости значений второго вириального коэффициента В и параметра χ₁ от химической природы растворителя?

46. Какие значения может принимать параметр α в уравнении Марка - Хаувинка - Флори?

47. Зависимость характеристической вязкости раствора полимера от его молекулярной массы выражается формулой [η] = 7,4·10^-4 M^0,5. Какова конформация макромолекулы данного полимера?

48. Для некоторых фибриллярных белков [η] раствора равна 0,03 дл/г и в пределах ошибки опыта не зависит от молекулярной массы белка. Какова конформация макромолекул этих белков?

49. Молекулярная масса некоторого полимера равна 10⁵. Если параметр К_η в уравнении Марка - Хаувинка - Флори равен

120

8·10^-5, а [η] = 0,8, то что можно сказать о конформации макромолекул этого полимера?

50. Для раствора поливинилацетата в ацетоне при 30°С K_η = 0,86·10^-4 и α = 0,74. Смесь метилизопропилкетона и гептана (72,7:27,3 по объему) при 30°С является для поливинилацетата θ-растворителем; K_{η, θ} = 9,2·10^-4. Вычислить коэффициент разбухания ζ молекулярного клубка в ацетоне для полимера с M_w = 132400.

51. При концентрациях полимера С_к < [η]^-1 графики зависимости η_уд/С от С являются линейными и могут быть представлены уравнением η_уд/С = [η] + k’[η]²C. Показать, что начальный наклон графика зависимости lgη_отн/С от С выражается уравнением (lgη_отн)/С = [η] + [η²(k’ - 1/2)С.

52. Чем объяснить изменение значений К_η и α в уравнении Марка - Хаувинка - Флори для растворов ацетатов целлюлозы в одном растворителе при изменении содержания в полимере связанной уксусной кислоты? Степень полимеризации полимеров одинакова.

53. Чем объяснить изменение значений К_η и α в уравнении Марка - Хаувинка - Флори для полиакрилонитрила определенной молекулярной массы при использовании различных растворителей?

54. Чем объяснить изменение значений К_η и α в уравнении Марка - Хаувинка - Флори для диметилформамидных растворов поливинилхлорида при изменении температуры?

55. Предложите возможные методы выбора θ-растворителя для триацетата целлюлозы.

56. Почему характеристическая вязкость полимера в термодинамически хорошем растворителе больше, чем в плохом?

121