计算机分子模拟聚乙烯,用“分子模拟”软件构建聚乙烯分子、全同立构聚丙烯分子,并计算它们末端的直线距离-高分子物理-实验1-01...

高分子物理实验。

实验一用“分子模拟”(MP)软件构建聚乙烯分子、全同立构聚丙烯，

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。高分子链卷曲越厉害，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。高分子链的柔性是聚合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

图1 C C单键的内旋转

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。高分子链的柔性是聚合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

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