用“分子模拟”(Ⅷ)软件构建全同立构聚丙烯分子、聚乙烯分子 并计算它们末端的直线距离 实验目的 1.了解用计算机软件模拟大分子的“分子模拟”新趋势 2.学会用“分子模拟”软件构造聚乙烯、聚丙烯大分子 3.计算主链含100个碳原子的聚乙烯、聚丙烯分子末端的直线距离 实验原理 已经知道,CC单键是a键,其电子云分布具有轴对称性。因此,σ键相连的两个碳 原子可以相对旋转而影响电子云的分布。原子(或与原子基团)围绕单键内旋转的结果将 使原子在空间的排布方式不断地变换。长链分子主链单键的内旋转赋予高分子以柔性,致 使高分子链可任取不同的卷曲程度。高分子链的卷曲程度可以用高分子链两端点间直线距 离一末端距h来度量。高分子链曲越厉害,末端距越短。高分子长链能以不同程度卷曲的 特性称为柔性。高分子链的柔性是高聚物高弹性的根本原因,也是决定高聚物玻璃化转变 温度高低的主要因素。高分子链的末端距是一个统计平均值,通常采用它的平方的平均, 叫做均方末端距h2,通常是用高分子溶液性能的实验来测定的。 我们知道,C-C单键(0键)具有轴对称的电子云。因此,C-C单键可以以键向为轴相 对地内旋转,即在保持键角φ(q=109°28)不变的情况下,C3可处于C1-C2旋转而成的 圆锥的底圆边上的任何位置(自由内旋转),同样C4可处 在C2-C3旋转而成的圆锥的底圆边上的任何位置,以此 类推(图1)。这种由于围绕单键内旋转而产生的空间排布 叫作构象。高分子链是由成千上万个C-C单键所组成 每个单键又都可不同程度地内旋转。这样,由于分子的 热运动,分子中原子在空间的排布可随之不断变化而取1 不同的构象,表现出高分子链的柔性。高分子链的柔性 是高聚物分子长链结构的产物,是高聚物独特性能一一 图1C-C单键的内旋转 高弹性的依据。 尽管实际高分子链中键角是固定的,内旋转也 不是完全自由的,高分子链仍然能够由于内旋转而 很大程度地卷曲(图2)。分子越卷曲,相应的构象 数目越多,构象熵就越大。由热力学可知,在一定 温度下柔性高分子链的形态总是趋于构象熵为最大 的最可几状态。分子链的卷曲使得的高分子链两个 2高分子链的末端距1 用“分子模拟”(MP)软件构建全同立构聚丙烯分子、聚乙烯分子 并计算它们末端的直线距离 一． 实验目的 1．了解用计算机软件模拟大分子的“分子模拟”新趋势 2． 学会用“分子模拟”软件构造聚乙烯、聚丙烯大分子 3． 计算主链含100个碳原子的聚乙烯、聚丙烯分子末端的直线距离 二． 实验原理 已经知道，C-C 单键是σ键，其电子云分布具有轴对称性。因此，σ键相连的两个碳 原子可以相对旋转而影响电子云的分布。原子（或与原子基团）围绕单键内旋转的结果将 使原子在空间的排布方式不断地变换。长链分子主链单键的内旋转赋予高分子以柔性，致 使高分子链可任取不同的卷曲程度。高分子链的卷曲程度可以用高分子链两端点间直线距 离—末端距 h 来度量。高分子链曲越厉害，末端距越短。高分子长链能以不同程度卷曲的 特性称为柔性。高分子链的柔性是高聚物高弹性的根本原因，也是决定高聚物玻璃化转变 温度高低的主要因素。高分子链的末端距是一个统计平均值，通常采用它的平方的平均， 叫做均方末端距 2 h ，通常是用高分子溶液性能的实验来测定的。 我们知道，C-C 单键(σ键)具有轴对称的电子云。因此，C-C 单键可以以键向为轴相 对地内旋转，即在保持键角 (= 109°28') 不变的情况下，C3 可处于 C1 - C2 旋转而成的 圆锥的底圆边上的任何位置 (自由内旋转)，同样 C4 可处 在 C2 - C3 旋转而成的圆锥的底圆边上的任何位置，以此 类推(图 1)。这种由于围绕单键内旋转而产生的空间排布 叫作构象。高分子链是由成千上万个 C-C 单键所组成， 每个单键又都可不同程度地内旋转。这样，由于分子的 热运动，分子中原子在空间的排布可随之不断变化而取 不同的构象，表现出高分子链的柔性。高分子链的柔性 是高聚物分子长链结构的产物，是高聚物独特性能—— 高弹性的依据。 尽管实际高分子链中键角是固定的，内旋转也 不是完全自由的，高分子链仍然能够由于内旋转而 很大程度地卷曲(图 2)。分子越卷曲，相应的构象 数目越多，构象熵就越大。由热力学可知，在一定 温度下柔性高分子链的形态总是趋于构象熵为最大 的最可几状态。分子链的卷曲使得的高分子链两个 图 1 C C 单键 的 内 旋 转 C1 C2 C3 C4 h 图 2 高分子 链的 末 端 距