В полимерах атомы находятся в равновесном положении. Это достигается при определенных значениях углов между химическими связями. В форме теплового движения в полимерах являются повороты или крутильное колебание вокруг связей.
В большинстве полимеров в основной цепи в макромолекулах действуют одинарные ковалентные связи С-С. Вокруг этих связей и возможно вращение этих атомов на некоторый угол.
рис. 1 Вращение групп атомов вокруг одинарных ковалентных связей.
Под действием кинетического теплового движения происходит постоянное уменьшение пространственного расположения атомов в макромолекулах. Которое обусловлено вращением вокруг одинарных связей. Такое явление называется конформацией (конфармационным превращением).
Такие изменения могут происходить под действием внешних механических сил. Способность макромолекул полимеров изменять своё пространственное расположение в результате внутримолекулярного теплового движения или под действием внешних сил называется гибкостью.
Энергетически неравноценные геометрические формы макромолекул, способные переходить в друг друга без нарушения химических связей называются конформациями. А сам процесс конформационное превращение. Пример: Статистически свернутый в клубок, глобула, складчатая конформация и распрямлённая.
Рис. 2 Типичные конформации линейных макромолекул.
Предельно расправленной цепи соответствует только одна конформация, которая является наименее вероятной. С уменьшением расстояния между конформациями цепи, число возможных конфорций возрастает. Из теории следует, что реальную макромолекулу можно рассматривать как состоящую из свободных соединенных элементов (сегментов) определенной длины. Чем больше длина сегментов, тем более распрямлений конформации макромолекулы характерно для полимера. У полимера с идеальной гибкой цепью длина сегмента совпадает с размером звена, а в случае предельно жесткой макромолекулы, вся цепь не превышает размеров одного сегмента.
Полимеры с линейным строением имеют макромолекулы имеют зигзага-образные цепи, в которых звенья связанны между собой вдоль цепи ковалентными связями. При этом каждое звено связано только с 2мя соседними звеньями (полиэтилен, натуральный каучук, поливинилхлорид и т.д.) В полимерах возможно образование разных пространственных изомеров. Если группа атомов R располагается по одну сторону от плоскости основной цепи, то полимер называется изотактическим.
| Упорядоченные стереорегулярные полимеры |
Если группы R регулярно чередуются от основной цепи – синдиотактическим.
Если группы R хаотично располагаются по отношению к основной цепи – атактическими.
У полимеров, которые содержат повторяющуюся двойную связь в основной цепи возможно существование цис-конфигураций и транс-конфигурации.
В цис-конфигурациях (а) группы атомы связаны с атомом С двойной связью, расположенные по одну сторону от двойной связи.
| а) |
| б) |