高分子時代的到來

1、高分子時代的到來第1頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四高分子的概念高分子(polymers)就是由簡單的結(jié)構(gòu)單元以重復(fù)的方式連接而成的分子量特別大的物質(zhì)。 第2頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四1.歷史上的應(yīng)用 馬雅文明是最早應(yīng)用高分子的文明。 1839年，硫化技術(shù)被用來改良天然橡膠的性能。 1907年，最早的聚合體酚醛樹脂被合成。 雖然人們以對高分子有了應(yīng)用，但人們對高分子的概念和基礎(chǔ)理論所知甚少。這與高分子的復(fù)雜性質(zhì)有關(guān)，比如： 它們的分子量究竟是多少？ 它為什么難于透過半透膜而有點象膠體？ 它為什么沒有固定的熔點和沸點，不易形成結(jié)晶？ 高分

2、子概念的提出過程第3頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四3.兩派之爭膠體論者的觀點早在1861年，膠體化學(xué)的奠基人，英國化學(xué)家格雷阿姆曾將高分子與膠體進行比較，認為高分于是由一些小的結(jié)晶分子所成，提出了高分子的膠體理論。這理論在一定程度上解釋了某些高分子的特性，得到許多化學(xué)家的支持。他們拿膠體化學(xué)的理論來套高分子物質(zhì)，認為纖維素是葡萄糖的締合體。所謂締合即小分子的物理集合。Staudinger的觀點在當(dāng)時只有德國有機化學(xué)家STAUDINGER等少數(shù)兒個人不同意膠體論者的上述看法。STAUDINGER發(fā)表了“關(guān)于聚合反應(yīng)”的論文，認為聚合不同于締合，它是分子靠正常的化學(xué)鍵結(jié)

3、合起來。天然橡膠應(yīng)該具有線性直鏈的價鍵結(jié)構(gòu)式。1922年,STAUDINGER進而提出了高分子是由長鏈大分子構(gòu)成的觀點，動搖了傳統(tǒng)的膠體理論的基礎(chǔ)。第4頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四證據(jù)：實驗1：1920年，瑞典化學(xué)家和物理學(xué)家斯韋伯發(fā)明了超離心機,超離心機的發(fā)明使人們有可能用測定物質(zhì)沉降速度的方法，來定復(fù)雜大分子的分子量。如果把含有蛋白質(zhì)的膠體溶液在不同溫度和不同鹽溶液中進行超離心分析，則可證明相應(yīng)的蛋白質(zhì)在各種情況下分子量保持一致。這種情況與締合觀點是不相容的，因為締合物隨鹽溶液等各種不同會改變締合度。 這成為支持大分子概念的直接證據(jù)。實驗2：1937年，研究橡

4、膠的普梅雷（RPumerer）終于分離出了極微量的端基化合物，在實驗上直接證明了橡膠是直鏈型大分子。 第5頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四1932年，Staudinger總結(jié)了自己的大分子理論，出版了劃時代的巨著高分子有機化合物成為高分子科學(xué)誕生的標(biāo)志。從此以后，高分子化學(xué)有了自己的理論基礎(chǔ)和科學(xué)體系，逐漸地邁入了黃金時代，而這位因享有高分子科學(xué)奠基人盛名的科學(xué)家Staudinger，也因此而獲得了1953年的諾貝爾化學(xué)獎。高分子化學(xué)之父-Staudinger“現(xiàn)在并沒有發(fā)現(xiàn)大分子的結(jié)構(gòu)里有什么神秘和不正常的地方，根據(jù)簡單的有機化學(xué)理論，只要正常的有機化合物通過一系列

5、的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽銐虼蠛蛷?fù)雜的大分子，就可以成為生命的源泉。” -Staudinger第6頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四高分子概念提出的意義：1.是對有機基礎(chǔ)理論的重大補充，有機化學(xué)體系變得更加完善。2.高分子概念的提出和合成方法的研究，帶來了有機合成工業(yè)的蓬勃發(fā)展，新材料，新物質(zhì)大量被合成，生產(chǎn)，應(yīng)用。第7頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四第8頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四Polymeric materials have a vast potential for exciting new application

6、s in the foreseeable future. Polymer uses are being developed in such diverse areas as: conduction and storage of electricity, heat and light, molecular based information storage and processing, molecular composites, unique separation membranes, revolutionary new forms of food processing and packagi

7、ng, health, housing, and transportation. Indeed, polymers will play an increasingly important role in all aspects of your life.In the year 2000,the Nobel Prize for chemistry was given to three scientists who studied polymeric materials that can conduct electricity. 第9頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四高分子

8、概念提出的重大意義3.高分子理論被應(yīng)用于生物，醫(yī)學(xué)，帶來了生命領(lǐng)域的重大變革。導(dǎo)致了如分子生物學(xué)的一系列新學(xué)科的出現(xiàn)。酶polymerase核酸DNA&RNA蛋白質(zhì)PROTEIN想想看，如果沒有正確的高分子概念的提出，人類對于生命的認識將停留在一個什么樣的水平？如果我們始終認為構(gòu)成生命的大分子是靠物理作用連接的膠體，世界將會多么荒謬？第10頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四幾點啟示1.爭鳴討論的氣氛有利于新發(fā)現(xiàn)的誕生。比如，膠體論者堅持認為，天然橡膠是通過部分價鍵締合起來的，這種締合歸結(jié)于異戊二烯的不飽和狀態(tài)。他們自信地預(yù)言：橡膠加氫將會破壞這種締合，得到的產(chǎn)物將是一種

9、低沸點的低分子烷烴，針列這一點，STAUDINGER研究了天然橡膠的加氫過程，結(jié)果得到的是加氫橡膠而不是低分子烷烴，而且加氫橡膠在性質(zhì)上與天然橡膠幾乎沒有什么區(qū)別。結(jié)論增強了他關(guān)于天然橡膠是由長鏈大分子構(gòu)成的信念。討論中的分歧引起人們的深入研究，在研究過程中一步步接近真理。第11頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四2.實驗是支持理論的強大依據(jù)，實驗條件的改善往往導(dǎo)致新理論的發(fā)現(xiàn)成為可能。瑞典化學(xué)家斯韋德伯格（TSvedberg）發(fā)明轉(zhuǎn)速可以高達每分鐘6萬轉(zhuǎn)，能產(chǎn)生比地心引力還要強25萬倍的離心力的超離心機，為高分子概念提供了證據(jù)。他也因此獲諾貝爾獎。另外，化學(xué)上的進步離不

10、開其他學(xué)科的支持，只有善于利用其他學(xué)科的成果，理論，技術(shù)，才可能取得成功。這一點在多學(xué)科交叉趨勢越來越明顯的今天更是至關(guān)重要 。第12頁，共13頁，2022年，5月20日，19點37分，星期四高分子時代的到來Staudinger和高分子概念Just as nature has used biological polymers as the material of choice, mankind will chose polymeric materials as the choice material. Humans have progressed from the Stone Age, through the Bronze, Iron, and St