Polimerlarning makromolekulyar tuzilishi

POLIMERLARNING AMORF HOLATI

Polimerlar hajmi va shaklini saqlashi bo‘yicha agregat holatda, tuzilishining tavsiflariga bog‘liq fazaviy holatda, muhitda o‘zgarish tezligiga qarab relaksatsion holatda bo‘ladi. Ma’lumki moddalar gazsimon, suyuq va qattiq holatlarni namoyon qiladi. Agregat holatlar bir biridan molekulalar yoki atomlar harakat tavsiflari va joylishish zichligi bilan farqlanadi.

Gaz agregat holatida molekulalar joylashish zichligi juda kichik bo‘lib, ilgarilanma, aylanma va tebranma harakatlar qiladi.
Qattiq agregat holatda molekulalararo masofa juda kichik va joylashish zichligi yuqori bo‘ladi va bunda molekulalar deyarli ilgarilanma harakat qilmaydi. Ular harakatsiz markaz atrofida sekundiga 10¹³-10¹⁴ tartibda tebranadi.
Suyuq agregat holat gazsimon va qattiq holatlar orasidagi sohada bo‘ladi. Suyuqlik harakatlanish tavsifiga ko‘ra gazlarga yaqinlashadi, ammo molekulalarining joylashishi zichligiga qarab qattiq jismlarga o‘xshaydi. Suyuqlik o‘z shaklini osongina o‘zgartiradi va uncha katta bo‘lmagan kuchlanish ta’sirida oqa boshlaydi.
Suyuq va qattiq holatlarda molekulalar harakatchanligidagi farq turli diffuziya mexanizmi amal qilishidan darak beradi. Suyuq va gazsimon holatlar uchun diffuziyaning guruhli mexanizmi, ya’ni makromolekulalarni birgalikda harakatlanishi tavsiflidir. Qattiq holatda esa faqat atomlar yonidagi bo‘sh joyga elementar tarzda sakrab o‘tish imkoniyatiga ega bo‘ladi. Bo‘sh joylar real polimer kristall tuzilishning mukammal emasligi, ya’ni amorf-kristalligi sababli mavjud bo‘ladi. Shu bois qattiq jismlarda diffuziya gaz va suyuliklarga nisbatan sekin amalga oshadi.
Suyuq va qattiq holatlarda molekulalarni joylashish zichligi deyarli bir xil bo‘ladi va gazlardagidan keskin farq qiladi. Kristall suyuqlansa zichlik bir necha foizga farqlanadi, ammo bo‘g‘ holatga o‘tsa minglab marta o‘zgaradi. Molekulalarni joylashish zichligi suyuqlikni qattiq jismga yaqinlashishining asosiy belgisidir. Molekulalarni zich joylashishi suyuqliklarda kuchli molekulalararo ta’sirlashishlarni vujudga keltiradi.
Polimerlarning suyuq va qattiq agregat holatlarda bo‘lishi, ularni ma’lum bir mukammal tizimlar sifatida namoyon bo‘lishini anglatadi. Bu tizimlar uchun agregat holatlaridan tashqari fazaviy va relaksatsion holatlar ham xos bo‘lib, ularni farqlash uchun avvalambor quyidagi ta’riflarni e’tirof etish joizdir:
- tizim – bu tashqi muhitdan fikran ajratilgan, o‘zaro ta’sirlashishda bo‘lgan jismlar yoki molekulalar guruhidir;
- gomogen tizim - hajmda o‘zining xossalari bilan bir-biridan ajralib turuvchi, ammo aniq chegarasi bo‘lmagan elementlar, molekulyar birikmalar yoki zarrachalar to‘plamidir;
- geterogen tizim - hajmda sirtiy ajralishga ega bo‘lgan elementar va molekulyar birikmalar yoki zarrachalar to‘plamidir;
- bir jinsli tizim - hajmining barcha qismida bir xil tarkibli (kimyoviy bir jins) va bir xil xossali (fizikaviy bir jins) elementlar, molekulyar birikmalar va zarrachalar to‘plamidir;
- faza - tizimning barcha gomogen, ya’ni tarkibi, kimyoviy va fizikaviy xossalari bir xil hamda modda miqdoriga bog‘liq bo‘lmagan elementlar, molekulyar birikmalar va zarrachalar to‘plamidir.
Umuman olganda faza tushinchasi shartli ravishda strukturaviy va termodinamik deb farqlanadi. Termodinamik faza deb geterogen tizimda gomogen qismlar birligi, ya’ni bir-biridan sirti bilan ajralgan hamda tarkibi va termodinamik xossalari farqlanadigan qismlarga aytiladi. Bunday qism birligini faza deb hisoblanadi, uning bosimi, harorati va boshqa termodinamik parametrlarining o‘zgarishlarini inobatga olish uchun hajmi yetarli darajada bo‘lishi zarurdir. Strukturaviy faza molekulalar o‘zaro joylashish tartibi bilan farqlanadi va unga muvofiq uchta fazaviy kristall, suyuq va gazsimon holatlarga ajratiladi:
Kristall fazaviy holat atom yoki molekulalarning uch o‘lchamli uzoq tartibda joylashishi bilan tavsiflanadi. Uzoq tartib deyilganda molekulani o‘lchamidan yuz va ming barobar katta o‘lchamda tartib saqlanishi nazarda tutiladi. Bunda tartib bir, ikki va uch o‘lchamli yo‘nalishlar bo‘ylab shakllangan bo‘lishi mumkin. Uch o‘lchamda o‘zoq tartib bilan shakllangan kristall ideal kristall panjara deyiladi. Bunday kristallni biror yo‘nalishi bo‘ylab polimer molekulasi joylashgan va bir nechta kristall yacheyka yoki panjaralar tarkibiga kirgan bo‘lishi mumkin.
Suyuq fazaviy holat ham atom va molekulalarni joylashishi kristall holatnikiga o‘xshash bo‘lib, unda kristall panjara shakllanmagan bo‘ladi va uni odatda amorf holat deb atashadi. Amorf holatda yaqin tartib saqlanadi, ya’ni shakllanish elementi molekulani o‘lchami darajasida bo‘ladi. Ushbu molekula atrofida qo‘shni molekulalar qandaydir tartibda joylashadi, ammo undan uzoqroqdagi molekulalar uchun hech qanday tartib kuzatilmaydi. Suyuq fazaviy holatda moddalar, shu jumladan, polimerlar ham suyuqlanish haroratidan yuqori haroratga ega bo‘ladi. Qattiq amorf jismlar shishasimon deyiladi va kristall jism kabi qattiq agregat holatga xos, ammo molekulyar harakatchanligi bo‘yicha ular jiddiy farqlanmaydi.