Struktura polimerów i biopolimerów (2)

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Struktura polimerów i biopolimerów (2)"

Jolanta Mucha
6 lat temu
Przeglądów:

1 Struktura polimerów i biopolimerów (2) Andrzej Koliński Pracownia Teorii Biopolimerów Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski kolinski@chem.uw.edu.pl

2 Podsumowanie poprzedniego wykładu LITERATURA UZUPEŁNIJĄCA (do chemii polimerów): 1. M.P.Stevens, Wprowadzenie do chemii polimerów, PWN, Warszawa Z.Florjańczyk, S.Penczek, (red.) Chemia polimerów, tom 1, Makrocząsteczki i metody ich otrzymywania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Z.Florjańczyk, S.Penczek, (red.) Chemia polimerów, tom 2, Podstawowe polimery syntetyczne i ich zastosowania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997 PODZIAŁ PROCESÓW POLIMERYZACJI Staudinger (polireakcje) - Polimeryzacja (łańcuchowa) - Polikondensacja (stopniowa) - Poliaddycja (stopniowa) Flory (podział ze względu na stechiometrię) - Polimeryzacja addycyjna (poliaddycja) łańcuchowa lub stopniowa - Polimeryzacja kondensacyjna (polikondensacja) stopniowa IUPAC, PTChem - Polimeryzacja łańcuchowa (łańcuchowa) - Polimeryzacja addycyjna (poliaddycja) stopniowa - Polimeryzacja kondensacyjna (polikondensacja) stopniowa

3 POLIMERYZACJA MONOMERÓW Z WIĄZANIEM PODWÓJNYM - Polimeryzacja łańcuchowa Inicjowanie I -> I * (wytworzenie centrum aktywnego) * =. polimeryzacja wolnorodnikowa (rodnikowa) * = + polimeryzacja jonowa kationowa * = - polimeryzacja jonowa anionowa Propagacja (wzrost) I-CH2-CHR* + CH2=CHR -> I-CH2-CHR-CH2-CHR* I-CH2-CHR-CH2-CHR* + CH2=CHR -> I-(CH2-CHR)2-CH2-CHR* -> I-(CH2-CHR)2-CH2-CHR* +CH2=CHR -> I-(CH2-CHR)3-CH2-CHR* I tak dalej. Zakańczanie (terminacja) w polimeryzacji rodnikowej Rekombinacja I-( CH2-CHR)n-CH2-CHR* + *CHR-CH2-( CH2-CHR)m -> I-( CH2-CHR)n+m+2-I Dysproporcjonowanie I-( CH2-CHR)n-CH2-CHR * + *CHR-CH2-( CH2-CHR)m -> I-( CH2-CHR)n-CH=CHR + CH2R-CH2-( CH2-CHR)m -> I inne reakcje.

7 Rożnorodność sekwencyjno-strukturalna

8 Rożnorodność sekwencyjno-strukturalna

9 9

11 Conformational statistics of chain molecules Paul Flory

13 Bond rotations and chain flexibility Ω = 3 N

14 Ideal Polymer Coil (Freely jointed chain) n segments of equal length L Unrestricted (and uncorrelated) angles <R 2 > =<(Sr i ) 2 > = <Sr i 2 + Sr i r j > =L 2 n <S 2 >= <R 2 > /6 Def: <S 2 >= n -1 S(w CM w i ) 2

15 Ideal Polymer Coil Random walk distribution for ideal polymer chain: P n (R) = [3/2pnL 2 ] 3/2 exp(-3r 2 /2nL 2 ) L = Kuhn length, n = # Kuhn steps, R = end-end vector RMS end-to-end distance for ideal polymer chain: <R 2 > ~ L 2 n (Einstein- Smoluchowski Brownian motion <r 2 > ~ 6D t)

Ideal Chain: angle restrictions q R 2 1 1 cosq 1 cosq 1 cos cos Nb 2 2 Nb eff In general we can write: Involving

16 Ideal Chain: angle restrictions q R cosq 1 cosq 1 cos cos Nb 2 2 Nb eff In general we can write: Involving the lattice details has no effect on the scaling behavior. <R 2 >=C Nb 2 =Nb 2 eff Where C is the polymer stiffness

17 Ideal Chains Freely jointed chain Chain with constant bond angle Chain with flexible bond length Chains on lattices (random walk on a lattice Manhattan random walking (forget Broadway) Particle Brownian motion (self diffusion) Always for large n: <R 2 > ~ n and <S 2 >= <R 2 > /6 and Gaussian distribution of segment density Ideal chains are analytically tractable (Markov process)

19 Visualisation of the Self-Avoiding Walk 2-D Random walks 2-D Self-avoiding walks R 2 1/ 2 1/ 2 = an R 2 1/ 2 3/ 5 = an

20 Real Polymer Coil Excluded volume effect (collisions): repulsion at small distances RMS end-to-end distance for self-avoiding random walk: <R 2 > 1/2 ~ n 6/5 Solvent effects: balance of repulsive effects and attractive effects (entropic elasticity) F = U rep TS We can immediately see how temperature is involved in solvent quality (affinity of the polymer for the solvent).

22 Solvent Effects: Coil-Globule In good solvent, polymer interacts with solvent. In bad solvent, polymer prefers to interact with self. At q point, polymer acts ideal. T > q T = q T < q Solvent quality decreases Images from: Giant Molecules software (Grosberg).

23 Flory s theory of polymer chain in dilute solution R 2 1/ 2 3/ 5 = an α 2 = <R 2 >/<R 2 o> α 5 α 3 = const. (1 Q/T) n 1/2 R 2 1/ 2 1/ 2 = an 2 1/ 2 1/3 R an

24 Protein Folding

25 Light scattering measurement of a polymer coil-globule transition

26 Polymer dynamics Rouse chain and Verdier-Stockmayer chain B Brownian motion C <x 2 (t)> <x 2 >~t <x 2 >~t 0.5 D A Rouse prediction t

27 Polymer solutions and melts

Podobne dokumenty

Formularz opisu przedmiotu (formularz sylabusa) dotyczy studiów I i II stopnia. Kinetyka i Mechanizmy polireakcji

Formularz opisu przedmiotu (formularz sylabusa) dotyczy studiów I i II stopnia. Kinetyka i Mechanizmy polireakcji Załącznik nr 1 do zarządzenia nr 11 Rektora UW z dnia 19 lutego 2010 r. w sprawie opisu w Uniwersyteckim Katalogu Przedmiotów zamieszczonym w Uniwersyteckim Systemie Obsługi Studiów (USOS) i zgodnym ze