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A-level 物理 (进阶物理)/聚合物

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一个简单的聚合物是由通过共价键连接在一起的长链单体(分子组成部分)组成。一个聚合物通常包含许多这样的键,它们相互缠绕。这被称为本体聚合物。

一个本体聚合物可能包含两种类型的区域。在结晶区域,链彼此平行排列,而在无定形区域,它们不平行。分子间键在结晶区域更强。多晶聚合物包含多个区域,其中链在每个区域都指向不同的方向。

多晶玻璃
无定形橡胶

透明度

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结晶的聚合物通常是不透明或半透明的。随着聚合物变得越来越少的多晶,它变得越来越透明,而无定形聚合物通常是透明的。[1]

在某些聚合物中,例如聚乙烯,链是折叠的。当它们被拉伸时,链会解开,在不破裂的情况下拉伸。当应力消失时,它们将恢复到原来的形状。然而,如果分子之间的键断裂,材料就会达到其弹性极限,不会恢复到原来的形状。

聚合物链可以连接在一起,使聚合物变得更硬。一个例子是橡胶,当用硫加热时,会发生称为硫化的过程。橡胶中的链通过硫原子连接起来,使橡胶适合用于汽车轮胎。然而,更硬的聚合物通常更脆。

当聚合物被拉伸时,链会变得平行,无定形区域可能会变成结晶的。这会导致明显的颜色变化,以及称为“缩颈”的过程。这是当链从物质的某个区域后退,使其变薄,在两侧形成更粗的区域。

导电性

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聚合物由共价键组成,因此电子不能根据电势差自由移动。这意味着聚合物是差的导体。

聚合物没有沸点。这是因为,在它们达到理论沸点之前,聚合物就会分解。一些聚合物出于同样的原因没有熔点。

1. 不同的结晶结构具有不同的折射率。为什么这意味着多晶聚合物是半透明的?

2. 一块有机玻璃是什么类型的聚合物?

3. 当有机玻璃被打碎(但仍然是一块)时,它变成了什么类型的聚合物?

4. 铅笔末端的橡胶是什么类型的聚合物?

5. 当无定形聚合物受到应力时,其半透明度会发生什么变化?

解答

参考文献

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  1. C. A. Heaton, The Chemical industry, page 113.
华夏公益教科书