ОПОӘК 5В071000 Теория строения материалов

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі Қарағанды мемлекетттік техникалық университеті Бекітемін Бірінші проректор ___________Исағұлов А.З. «____» _________ 2014ж.         ОҚЫТУШЫ ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ     «Теория строения материалов» пәні бойынша 050710   «Материалтану және жаңа материалдар технологиясы» мамандығының бакалавр студенттері үшін               Күндізгі оқу түрі                   Машина жасау  факультеті                  ҚӨМТ және КМ кафедрасы     2014 ж.

Алғы сөз   Оқытушы пәнінің оқу-әдістемелік кешенін «Металдық емес материалдардың  қасиеттері мен ерекшеліктері »    әзірлегендер: аға окутышы ҚӨМТ және КМ кафедрасының Тулегенова Ш.Н. аға окутышы ҚӨМТ және КМ кафедрасының Малашкевичуте Е.И.                 ҚӨМТ және КМ кафедрасы отырысында талқыланған №   _______ хаттама  «____»______________2009ж. Кафедра меңгерушісі ________________         «____»____________2009 ж. (қолы)           Машина жасау факультеттің оқу — әдістемелік бюросымен мақұлданған № ________ хаттама  «_____»_____________200___ ж. Төрағасы ________________        «____»____________ 2009ж.

1 Оқу жұмыс бағдарламасы

 

1.1  Оқытушы туралы мәліметтер және байланыстық ақпарат

Тулегенова Шолпан Ныгметовна, старший преподаватель

ҚӨМТ және КМ кафедрасы ҚарМТУ-дың бас корпусында (Қарағанды қаласы, Бейбітшілік көшесі 56), 313 аудиторияда орналасқан, байланыс телефоны 567596 — 124 қосымша.

 

1.2 Пәннің еңбек сыйымдылығы

 

Семестр	Кредиттер саны	Сабақтардың түрі					СӨЖ сағат-тары-ның саны	Жалпы сағаттар саны	Бақылау түрі
		байланыс сағаттарының саны			ОСӨЖ сағатта-рының саны	сағат-тардың барлы-ғы
		дәрістер	практика-лық сабақтар	зертханалық сабақтар
5	3	30	15		45	90	45	135	емтихан

 

1.3 Пәннің сипаттамасы

 

«Теория строения материалов»  пәні жоғары оқу орнының профильдік пәндерінің компоненті болып табылады. Берілген курсты білу металл емес материалдардан жасалған өнімдер өндірістің технологиялық процесін түсіну үшін қажет.

 

1.4 Пәннің мақсаты

 

Пәннің мақсаты металл емес материалдардың қасиеттері мен құру ерекшеліктерін, теориялық негіздерін оқып-білу болып табылады.

 

1.5 Пәннің міндеттері

 

Пәннің міндеттері: табиғат туралы металл емес материалдардың физика – химиялық, теплофизикалық, оптикалық, магниттік және электрикалық құру қасиеттері туралы білім беру.

 

Берілген пәнді оқу нәтижесінде студенттер:

 

Берілгін пәнді оқу нәтижесінде студенттердің міндеті:

— металл емес материалдардың құру ерекшеліктері туралы (пластикалық массалар, каучуктер, резина) білу;

— металл емес материалдардың химиялық, физика-химиялық, теплофизикалық, оптикалық, магниттік және электрикалық қасиеттері туралы білуі керек.

 

Білу керек:

— полимерді құру теориясын (пластикалық массалар, каучуктер, резина);

-пластмассалар мен резиналардың химиялық, физика-химиялық, теплофизикалық, оптикалық, магниттік және электрикалық қасиеттерін.

 

Істей алу:

— металл емес материалдардың  қасиеті мен құру арасындағы өзара байланысты анықтау;

— күш полясындағы полимерлердің қасиеті мен полимердің қасиеттерін химиялық, физика-химиялық, теплофизикалық зерттеу әдістерін таңдауды негізгі түрде жүргізу.

 

практикалық дағдыларға иемдену:

-инженерлік практикада металл емес материалдар үшін материаловедтік есептерді есептеу.

 

1.6 Айрықша деректемелер

 

Берілген пәнді оқып-білу үшін келесі пәндерді (бөлімдерді (тақырыптарды) көрсету арқылы) меңгеру қажет:

 

 

1.7 Тұрақты деректемелер

 

«Теория строения материалов» пәнін оқу барысында алынған білім келесі пәндерді меңгеру барысында пайдаланылады:

1. металл емес материалдарды өндіру
2. материалдардың физикалық қасиеттері
3. физикалық материалтану
4. материалдарды зерттеудің затына сай әдістері

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8 Пәннің мазмұны

 

1.8.1 Сабақтардың түрлері бойынша пәннің мазмұны және олардың еңбек сыйымдылығы

 

 

1.9 Негізгі және қосымша әдебиеттер

1. Семчиков Ю.Д., Жильцов С.Ф., Кашаева В.Н. Введение в химию полимеров. – М., ВШ, 1988, 150с.

2. Гуль В.Е. Структура и механические свойства полимеров. – М.: ВШ, 1966, 313 с.

3. Ван-Кревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. М. – Химия, 1972, 414 с.

4. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. М.: ВШ, 1992, 512с.

5. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. М.: ВШ, 1981, 655 с.

6. Гуль В. Е. Структура и прочность полимеров. М.: Химия, 1971, 344 с.

7. Дак. Э. пер. с англ. Пластмасса и резина. М.: Мир, 1976, 148 с.

8. Бухина М.Ф. Кристаллизация каучуков и резин М.: Химия, 1973, 240с.

9. Практикум по полимерному материаловедению/Под ред. Бабаевского П. Г. М.: Химия, 1980, 255 с.

10. Практикум по высокомолекулярным соединениям/Под ред. Кабанова В.А. М.: Химия,1985, 224с.

11. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Физика металлов.М.:Атомиздат, 1978.

1.10 Студенттердің білімін бағалау критерийлері

Пән бойынша емтихан бағасы межелік бақылау бойынша үлгерімнің барынша үлкен көрсеткіштерінің (50% дейін) және қорытынды аттестацияның (емтиханның) (50% дейін) қосындысы ретінде анықталады және кестеге сәйкес   100% дейінгі мәнді құрайды.

 

Әріптік жүйе бойынша бағалау	Баллдар	%-тік құрамы	Дәстүрлі жүйе бойынша бағалау
A цифрлық балама	4.0	95-100	Өте жақсы
A-	3.67	90-94
B+	3.33	85-89	Жақсы
B	3.0	80-84
B-	2.67	75-89
C+	2.33	70-74	Қанағаттандырарлық
C	2.0	65-69
C-	1.67	60-64
D+	1.33	55-59
D	1.0	50-54
F	0	0-49	Қанағаттанбайтын

 

Аралық бақылау оқудың 5-ші, 10-шы, 15-ші апталарында жүргізіледі және келесі бақылау түрлері арқылы қойылады:

 

 

1.11 Саясат және процедура

«Металдық емес материалдардың қасиеттері мен ерекшеліктері»  пәнін оқу барысында келесі тәртіптерді орындауды сұраймын:

1. Сабаққа кешікпеу.
2. Негізді себептерсіз сабақтан қалмау, ауырып қалған жағдайда – анықтама қағаз әкелу, басқа жағдайларда – түсіндірме қағазын әкелу.
3. Оқу процесіне белсенді қатысу.
4. Курстастарға және оқытушыға тілектес, шыдамды және ашық болу.

 

 

 

 

 

 

1.12 Пәннің оқу-әдістемелік қамтамасыз етілгендігі

 

Автордың аты-жөні	Оқу-әдістемелік әдебиетінің аты	Баспасы, шыққан жылы	Даналар саны
			кітап ханада	Кафед-рада
Негізгі және қосымша әдебиеттер
Семчиков Ю.Д., Жильцов С.Ф., Кашаева В.Н.	Введение в химию полимеров.	М., ВШ, 1988, 150с.
Гуль В.Е.	Структура и механические свойства полимеров	М.: ВШ, 1966, 313 с
Ван-Кревелен Д.В.	Свойства и химическое строение полимеров	М. Химия, 1972, 414 с.		1
Киреев В.В.	Высокомолекулярные соединения	М.: ВШ, 1992, 512с.		1
Шур А.М.	Высокомолекулярные соединения	М.: ВШ, 1981, 655 с.		1
Гуль В. Е.	Структура и прочность полимеров	М.: Химия, 1971, 344 с.
Дак Э.	Пластмасса и резина	М.: Мир, 1976, 148 с.
Бухина М.Ф.	Кристаллизация каучуков и резин	М.: Химия, 1973, 240 с.
Под ред. Бабаевского П. Г.	Практикум по полимерному материаловедению	М.: Химия, 1980, 255 с.
Под ред. Кабанова В.А.	Практикум по высокомолекулярным соединениям	М.: Химия,1985, 224с.

 

2. Пәннің тапсырмаларын орындау және тапсыру кестесі:

 

Бақылау түрі	Тапсырма мақсаты мен мазмұны	Ұсыныла-тын әдебиеттер	Орындау ұзақтығы	Бақылау формасы	Тапсыру уақыты
Ағымдағы	Теориялық материалдарды білу	[1-10]	20 мин	Тест- сұрақ	4,8,12 апталар
Ағымдағы	Металл емес материалдардың өкілдерін білу	[1-10]	2 апта	Реферат	14 апта
Аралық	Полимер құрудың қасиеттері мен. Ерекшеліктерін білу	[1-10]	30 мин	Бақылау жұмысы	7,14 апталар
Қорытынды			20 мин	Емтихан	Мамыр

 

    

 3 .Дәрістің қысқаша жазбасы

 

         Тақырып 1. Кіріспе. Пәннің мазмұны мен пәні. (4 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Материалдың қасиеті
2. Көпмолекулалық қосылыстар. Мономерлер. ЖМҚ-ды алу.
3. Молекулалық салмақ және молекула-салмақтық таралу.
4. Полимер сипаттамаларының түрлері. Аддитивтік мольдік өлшем.

 

Материалдың қасиеті. Жаңа материалдарды заманға сай техникаларға жасаудың үззіліссіз процесі ғылымды материалдар туралы байытады. Композициялық деп күрделі материалдарды атайды, олардың құрамына қасиеті арқылы көп айырмашылығы бар, бірі-бірінде ерітейтін немесе аз еритін компоненттер кіреді, олар материалда анық көрсетілген шекара арқылы бөлінеді. Композициялық материалдарды жасау принципі табиғаттан алынған.

Кәдімгі композиционды материалдардың мысалы: целлюлоза талшықтары пластикалық лигнинтек байланысқан өсімдіктің сабағы мен діңі; фосфатпен байланысқан адам мен жануардың сүйегі. Композиционды материалдың (КМ) ең жақсы ерекшелігі композицияның кемшіліктері емес, жетістіктері жақсы көрсетілген. Сонымен қатар КМ-дың ішіне кіретін жеке алынған компоненттерінен басқаша өзіне тән ерекшелігі бар. Композицияларды оптимизациялау үшін компоненттерді шұғыл ерекшелінетін, бірақ бірін бірі толықтыратындарын таңдайды.

КМ-дың негізі ретінде металдар немесе қорытпалар қызмет етеді, сонымен қатар полимерлер, көміртекті және керамикалық материалдар.

Металл емес негіздері КМ-дың металды негіздегі КМ-ға қарағандағы артықшылығы: технология жағынан жақсы, тығыздығы аз және көп жағдайда жоғары беріктілік пен қаттылығы, жоғары коррозияға төзімділігі, жақсы жылу қоршаушы және амортизациялық сипаттамалары. Көпшіліктері: талшықтардың матрицамен байланысының төмен беріктілігі, температураны 100⁰С асырғанда тез өзінің беріктілігін жоғалтуы, электроөткізгіштігі аз, дәнекерлеуге қабілетінің жоқтығы.

Технологиялық және қайта өңдеуші жабдықтарды құрастырған кезде қайта өңделетін материалдардың қасиетін білу қажет.

Материалдардың қасиетін 3 категорияға бөлуге болады:

1. фундаментті
2. өңдеу кезіндегі қасиет
3. өнімнің немесе бұйымның қасиеті

 

Бұйымдардың барлық мінездемелері материалдарды тандаумен, өндеу тәсілімен және қолдану саласының дұрыстығы бойынша анықталынады. Сондықтан «жаман» жаман материалдар болмайды, бірақ жаман бұйымдар және өнімдер бар.

Сурет1 Материал сипаттамасының көрінісі

Металл емес КМ-дың ішінде полимерлер ең көп таралымға ие.

Полимерлер–көпмолекулалы қосымшалар енгізілген қосылыс (стабилизаторлар, ингибиторлар, пластификаторлар).

Полимерлер химиялық бірліктері қайталанатын үлкен молекулалардан  тұрады. Бірліктер аз молекулалы заттарды – мономерлерді көрсетеді. Олардың молекулалары синтез химиялық реакциясы нәтижесінде белгілі бір жағдайда бір бірімен жүйелі түрде байланысуға қабілетті. Химиялық бірліктер бір бірімен көбінесе сызықтық тізбек ретінде (-А-А-А-) байланысқан, олар бұтақталған және өзара байланысқан болуы мүмкін.

А-А-А

-А-А-А-А-

А-А-А

үш өлшемді тор көзді құрылым жасайды

-А-А-А-А-А-

 

А     А     А

 

А     А     А

 

-А-А-А-А-А-

 Әрбір полимерлі құрылымды функционалды топтардың жиынтығы ретінде қарауға болады. әрбір топтың еркін валенттілігінің саны арқылы анықтауға болады (-CH₃— монофункционалды; -CH₂— бифункционалды; >CH- үшфункционалды; >CH< тетрофункционалды).

Ұзын тізбек көбінесе бифункционалды топтардан тұруы мүмкін. Сызықтық тізбелік полимерді 2 негізгі класқа бөлуге болады:

1. Гомотізбелік полимерлер, валенттілік тізбектер тек қана көміртек атомдарынан тұрады. Мысалы:

СН₃

–―  СН―СН₂―                        немесе             ―С―СН₂―

R ^/                                                                      R ^/

R ^/ — монофункционалды бүйір тобы

2.    Гетеротізбелік полимерлер, басты валенттілік тізбегіне мономерлердің функционалды тобының алғашқысында қатысқан әртүрлі атомдар кіреді. Мысалға,

―АВ―R^″―, где R^″ — бифункционалды көмірсутекті топ

АВ-бастапқы мономерлі функционалды топтан жасалған бифункционалды топ.

―NH—C―      ―NH₂  және HO―C― групп 

О                                       О

Полимерлік тізбектегі атомдардың геометриялық орналасуы белгіленген және белгіленбеген болуы мүкін. Химиялық байланыстармен белгіленген орналасу конфигурация деп аталады. Тізбектің конфигурациясы химиялық байланыстардың үзілінсіз өзгере алмайды. Байланысқа қатысты атосдардың бұрылысы әртүрлі конфигурациялардың пайда болуына әкеледі.

Топтардың реттелмей кезектескен полимерлерді жүйеленбеген, ал реттеліп кезектескенді – жүйеленген деп атайды.

-СH₂-CH-CH₂-CH-                               -CH₂-CH-CH-CH₂-CH₂-CH-

Cl          Cl                                             Cl   Cl                  Cl

 

жүйеленген  полимер                           жүйеленбеген полимер

Стереожүйеленген полимерлердің функционалды топтары белгілі бір тәртіппен жазықтыққа ғана емес, сонымен қатар кеңістікте де орналасқан. Ванилді қатар полимерлеріне арналған стереожүйеленген құрылым нұсқалары.

 

Сурет -2. Ванилді қатар полимерлер құрылымның жазықтығы көрінісі:

а) синдиотактикалық  б) изотактикалық  в) атактикалық

Сурет -3. Қос көміртек – көміртекті байланысқан полимердің жазықтықтағы көрінісі: а) цис – 1,4   б)транс – 1,4   в)1,2 – изотактикалық  г)1,2 – синдиотактикалық

Полимер тізбектерін әр түрлі қайталанатын звеноларымен және әртүрлі реттелу деңгейімен немесе полимерді басты валенттілік тізбегінің бір түрімен, ал бұтақтарын – басқа түрімен алу әдістері бар. Бұндай полимерлерді сополимерлер деп аталады.

Сополимерлерді 4 негізгі топтарға бөлуге болады:

1)    – А– В– А– В– В– В– А–   статистикалық сополимерлер (реттелген байланыстар)

2)    –А – В – А–  В –А –В –      кезектескен

3)    –А –А –А –В –В –В –         блоктық

 

В – В –В –         – В– В– В

4)    – А– А –А –А –А –А –А –А–  дағдыланған

 

– В– В– В– В

Молекулалық салмақ және молекула-салмақтық таралу (МСТ)

Әдетте полимерлерде макромолекулалар әр түрлі ұзындықтағы тізбегі болады. Макромолекула деп полимердің молекуласын айтады, оның молекулалық массасы (ММ) мономерлердің полимеризациялау дәрежесімен анықталады, яғни мономерлік звенолар(n)  санымен молекулалық массасымен М бірге тізбекте n*М =М*М.

Полимерлердің молекулалық массасы кең көлемде өзгере алады 3*10² до 2*10⁶ единиц.

Олигомерлер (аз,бөлік) – бұл полимерлер ММ <5*10³

Полимерлер 5*10³ <  ММ ≤  5*10⁵

Аса көпмолекулалы полимерлер ММ  > 5*10⁵

Өнімді мақсатты пайдалануға байланысты полимерлердің көптеген өңдеу барысындағы сипаттамалары мен қасиеттері тек қана молекулалық салмақпен емес,сонымен қатар молекула-салмақтық таралу (МСТ) ені мен формасы арқылы да анықталады. Негізгі себеп, кейбір сипаттамалар (соққыға беріктігі, созғандағы бұзылуы) басты амалы қысқа молекулалармен анықталады; басқа сипаттамалар (ертінділерінің қоюлығы) макромолекулалардың орташа ұзындығына тәуелді; сипаттамалардың бірқатары (балқыманың икемділігі) ең ұзын тізбекті макромолекулаларға тәуелді.

Молекула-салмақтық таралу толығымен жеткілікті сипатталған деп тек кем дегенде 3 әртүрлі орташа молекулалық салмақ анықталған жағдайда есептеуге болады: орташасандық (M_n), орташа салмақтық (M_ω) және z-орташа (М_z) молекулалық салмақтары. Бұл молекулалық салмақтар мына формуламен есептеледі:

мұндағы, N_i  — М_i молекулалық салмағымен молекулалардың саны; N — молекулалардың жалпы саны, ω_i — М_i молекулалық салмағымен молекулалардың үлес салмағы; W — жалпы салмақ..

4-ші суретте молекулалық салмақ бойынша қисық таралу көрсетілген.

Сипаттамалық көрсеткіштері болып  и  табылады.

теңдігі толығымен біртекті немесе монодисперсиялық полимерге сәйкес келеді. Q үлкен мәні азмолекулалы полимердің болуын көрсетеді, Q’ үлкен мәні полимердің аса үлкен молукуласының бар болуын көрсетеді. Q – мәні практикада 1,5-2,0-дан 20-50-ге дейін өзгере алады. (Q дың кіші мәндері поликонденсация арқылы алынған полимерге сәйкес, аса үлкені- радикалды полимеризация арқылы алынған полимер).

Полимердің термодинамикалық сипаттамаларының көбісі орташа сандық молекулалық салмақпен анықталады. Мұндай сипаттамалардың көбісі теңдеудің мына түрімен жазып көрсетуге болады:

мұндағы, Х- қарастырылып жатқан сипаттама, Х_∞— аса үлкен молекулалық салмақтағы сипаттаманың асимптоталық мәні, А — тұрақты.

 

 

Сурет 4- Типтік полимерге арналған молекулалық салмақ бойынша таралу:

а – орташа сандық;            б – орташа жабысқақтылықтық;

в – орташа салмақтық;       г– z-орташа.

Бұндай түрге ұқсас көптеген сипаттамалар, сонымен қатар тығыздық, салыстырмалы жылусиымдылық, иілу көрсеткіштері және т.с.с. өздерінің шеткі Х_∞— мәнін полимерлердің нақты молекулалық салмақтарынан төмен жағдайда жетеді. Бұндай сипаттамаларға тек қана бір құрылымдық элементтің конфигурациясы заттың қасиетін анықтауда шешуші фактор болып табылады.

Бірақ типтік механикалық сипаттамалар, мысалға созылу барысындағы бұзылу қуаты, тез арада нақты полимерлердің молекулалық салмағының мәні облысында молекулалық салмаққа байланысты өзгереді. Келтірілген теңдеу бұндай сипаттамаларға қолданылатын болғандықтан, бұнда негізгі фактор тізбек соңының саны болып табылады.

Үлкен деформациямен байланысты сипаттамалар, мысалға балқыма мен ертіндінің тұтқырлығы, көшірілетін салмақтың толық орташа салмақтық молекулалық салмақпен анықталады. Бұл жағдайда анық көрсетілген қасиеттерге ықпалды тарамдалудың бар болуы және көлденең тігу деңгейі жасайды.

Тұтқырлық серпімділік сипаттамалар, мысалға балқыманың жоғары иілгіштігі, молекулалық салмақтық z -орташасы арқылы анықталады.

         Полимерлер сипаттамаларының түрлері. Полимердің сипаттамаларын молекулалары бойынша қарағанда 3 категорияға бөлінеді:

1. Коллигативтік сипаттамалар. Бұл сипаттамалар құрылымына тәуелсіз грамм-молекула затын есептегендегі бірдей мәнге ие. Ендеше экспериментальді түрде өлшенген берілген көрсеткіштің сандық мәні грамм-молекула санына тәуелді.  Нақты коллигативтік сипаттамаларға идеалды газдар және идеалды ертінділер ғана ие. Бұл сипаттамаларға осмотикалық сипаттамаларды жатқызады, яғни олар қайнау температурасын жоғарлату, осмотикалық қысым, бу қысымын төмендету, қату температурасын түсіру. 2.  2. Аддитивтік сипаттамалар. Грамм-молекулаға есептегенде бұл сипаттамалар идеалды жағдайда молекула атомын жасайтын ұқсас көрсеткіштердің суммасына тең мәнге ие. Оларға, мольдік көлем, мольдік жылусиымдылық, молдік жану жылуы, құрылу жылуы және т.б. жатады.

3. Конститутивтік сипаттамалар. Бұл сипаттамалар толығымен молекула құрылымы арқылы анықталады. Оларға жарықты таңдап сіңіру, магнитті-резонанстік сіңіру және т.б. жатады.

         Аддитивтік мольдік көрсеткіштер. Аддитивтілік принципі заттың 1 моліне есептелген сипаттамалардың көп санын атомдар, топтар және байланыстар үлестерін сомалау арқылы есептеуге болады.

F=∑ n_iF_i       F – мольдік сипаттама;

n_i – і түріндегі компонентердің саны;

F_i – і компонент үлесінің сандық мәні.

Полимерлердің құрылымы қарапайым топтардың жүйелілгіне байланысты аддитивті принципті пайдалануға өте икемді. Құрылымдық элементтер табиғаттың айырмашалығына сүйене отырып 3 аддитивті әдісті көрсетуге болады:

1.Атомдық үлесті қолдану. Берілген сипаттама осы молекуланы құрайтын атомдардың үлесінен есептеуі мүмкін. Бірақ бірдей атомдың үлесі қоршаған табиғатына байланысты әртүрлі деңгейде болуы мүмкін. Сондықтан аддитивтіліктің екінші әдісін қолданылады.

2.Топтық үлесті қолдану. Бұл жағдайда қоршаған ортасының табиғатын ескерілген атомдық үлестің азғантай өзгерістері молекулалық топтарда жиі пайдаланатын атомдарды құрамдастыру жолымен есептелінеді.

3.Байланыстық үлесті қолдану. Атомдар арасындағы әртүрлі байланыстарды есептеу.

Жоғарғы бағаға топтық үлесті қолдану әдісі ие

 

Ұсынылатын әдебиеттер:      [1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары :

1.Металл емес негіздегі материалдар.

2.Тізбектің конформациясы, стехиометриясы және конфигурациясы.

3.Макромолекулалардың қасиеттері;

 

         Тақырып 2. Полимерлердің молекулалық құрылымының ерекшеліктері (4 сағат)

Дәріс жоспары :

1.Полимерлердің физикалық қасиеттерінің ерекшеліктері.

2. Полимер молекулаларының иілгіштігінің механизмі.

3. Тізбектің термодинамикалық және кинетикалық иілгіштігі.

4. Полимерлердің химиялық өзгеруі.

 

Полимерлердің физикалық қасиеттері. Полимерлер молекулаларының  ұзын тізбекті құрылымы тек қана үлкен молекулалы байланысқа тән физикалық қасиеттердің комплексі. Сызықтық полимерлердің физикалық қасиеттерінің  кейбір ерекшклітері:

1. Сызықты аморфты  полимерлерге бір уақытта қатты  және сұйық дененің қасиетінің болуы. Егер сызықты амотфты полимерлерді тұрақты қуатпен әсер ете отырып  стационарлы жағдайдағы жабысқақтылығын  ағуын өлшейтін болсақ және аз молекулалы еріткіш диффузиясының жылдамдығы өлшейтін болсақ,онда нәтижелер әртүрлі болады. Бірінші жағдайда қатты дененің жабысқақтылығының жақын шамасы өте жоғары болады,екіншісінде – сұйықтылықтың тұтқырлығына жақын болады.

2. Полимерлерді ору кезендегі қабынуға қабілеттілігі. Төмен молекулалы заттан айырмашылығы полимердің еруінің бірінші сатысы молекула еріткіштің диффузиясының біржақты процесс екенін көрсетеді. Нәтижесінде полимер көлемі көп есе ұлғайдыжәне осыдан кейін ғана  еріткіштің көлеміне макромолекуланың  біртіндеп диффузиясы басталады.

3. Сұйытылған ерітінділердің жоғарғы тұтқырлығы бастапқы еріткіштердің қоюлылығымен салыстырғанда полимер ерітінділерінің концетрациясы 10%  төмен болғанда тұтқырлығы 10-100 есеге дейін еріткіш қоюлылығынан жоғары  болады. Мысалға, табиғи каучуктың 1%бензолдағы ерітіндісі бензолдың тұтқырлынан 18 есе жоғары.

4. Қасиеттердің күшті анизатропиясының пайда болуына полимерлердің қабілеттілігі. Бұл ерекшелік көбінесе полимерлердің мзотермиялық пленка және талшық жасау жағдайында байқалады және көбінесе еріткіш.

5. Полимерлерге ерекше механикалық әрекет сипаты тән, көбінесе икемдік  немесе жоғарғы икемдік деп аталатын кейбіреулерінің үлкен қайтымды деформацияға қабілеттілігі.

Көрсетілген және т.б. полимерлердің ерекшеліктері, олардың молекулалық құрылымымен түсіндіріледі, әсіресе молекулалардың иілгіштігі.

Полимер молекулалардың иілгіштігінің механизмі. Үлкен ұзындық және полимерлердің салыстырмалы көлденең өлшемі аз болғандықтан, өте үлкен L ұзындығының d жуандығына қатынасының анизодиаметрлік құрылымын көрсетеді; көптеген сызықтық жоғарғы молекулалы қосылыстарға  L/d қатынасы мыңдаған немесе ондаған болады. Мысалға, полизо бутилен-[-С(СН₃)₂СН -]_n—  макромолекуласы, молекулалық салмағы 5,6 млн.  Қатынас L/d~ 30000  L~15 мкм болғанда. Әрине, бұндай ұзын жіңішке құрылымдар болаттан жасатқан тросс сияқты иілуі керек. Макромолекулалардың аптимал иілуі механизмін қарастырайық. Егер гомо- немесе гетероатомдық негізгі тізбек атомдармен  және дара σ-байланысымен байланысқан  болса, онда бұл байланыстар табиғаты бойынша байланыс осінің айнала айналу мүмкіндігі туады.

 

Сурет1-Корботізбелік полимерлердің макромолекуласындағы і және (і+1) көміртек атомдары арасындағы айналымның сызбанұсқалық көрінісі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

Сурет 2- Бұрылыс бұрышына байланысты 1,2-дихлорэтан (б) және (а) молекулаларының ішкі айналымының потенциалды энергиясының ньюмендік проекциясы: қара шеңбермен хлор атомдары белгіленген, сутектің атомдары көрсетілген.

1-ші суретте сондай полимердің макромолекулалар учаскісісінің сызбанұсқалақ көрінісі  келтірілген (бүйірлік орынбасарларынсыз). і және  (і+1)тізбегінің атомдары жалғастыратын байланыс шеңберіндегі бұрылыс суретте көрсетілгендей макромалекулалар учаскісінің әртүрлі өзара орналасуы елеулі өзгеріске әкеледі. Көп болған сайын φбұрылысының бұрышы да көп болады. Ендеше макромолекулалардың иілуі негізгі тізбекті құрайтын атомдар арасындағы байланыс осінің шеңберіндегі айналысқа байланысты.

Бірақ атомдар арасындағы жүзеге асырлатын айналулар бүйірлік  орынбасарлардың көмегімен тежелетін болғандықтан бұндай  айналу  ешқашан еркін болмайды. Бұл тежелуді дихлорэтанның аз молекулалы моделінде қарастырайық. Дихлорэтан молекулаларының энергиясы  өзара орналасқан хлор атомы мен сутек атомдарының С-С қатысты байланысына тәуелді өзгерді (сурет 2); осы энергияның тәндеріне сәйкес молекулалардың конформация деп аталатын бірнеше кеңістіктің формалары бөлінуі мүмкін. Дихлорэтан молекулаларының минималды арақашықтықта орналасқан хлор атомдарының бір-бірінен тебілу негізінде туған энергия ең тіпсіз болады, ол цис-конформация деп аталады.

Ең тұрақтысы транс-конформация (кіші потенциалды энергияға ие). Екі басқа конформациялар молекулалардың потенциалды энергиясының қисық тәуелдігінің минимумымен сипатталатын 120º-240º бұрылыс  бұрышына ие гош-конформацияға сәйкес. Әдебиеттерде айналуға байланысты өзгеретін конформацияларды ротамерлер деп те атайды. Ротамерлер дегеніміз конфермерлердің ең қарапайым  түрі.

Минималды потенциалды энергиялы конформациаядан максималды потенциалды энергияға көшуге қажетті энергияны ішкі айналудың потенциалды барьері U_одеп атайды. Көптеген органикалық қосылыстар үшін U_о мәні үлкен емес және бүйірлік орынбасарлардың табиғатына байланысты ~8-25 кДж/мольді құрайды (этан үшін –11,7;1,2-дихморэтан үшін –16,7 кДж(мольден жоғары). Бұндай энергияны молекулалар жылулық қозғалыс процесінде оңай аладыжәне конформациялар арсындағы көшу жоғары  жылдамдықпен (10¹⁰ с^-1) жасалады, сондықтан 1,2 дихлорэтанның конформерлерін бөліп қарау мүмкін емес, бірақ ол спетроскопиялық түрде дәлелденген.

Мысалда қаралған 1,2-дихлорэтаның конформациондық жағдайы полимерлерге көшу барысында  да сипатталады. Егер 1 суретте поливинилхлоридтік макромолекулалар учаскесі көрсетілген болса және онда элементарлы звенолар “хвост к хвосту” түрімен байланысқан болса,яғни i және  (i+1) С атомдары орынбасары ретінде Cl атомдарына ие , онда бірінші жақындауда қарастырылып жатқан тізбек учаскісінің потенциалды энергиясы дихлорэтан жағдайындағыдай болады. Бұл учаскесінің жақын конформациондық тізбегі ең тұрақты  бір транс— және екі гош-конформация тепе-теңдік құрылымымен және олардың арасындағы ауысу жылдамдығымен анықталады.

Полимер жағдайында айналып жасайтын атомдардағы бүйірлік орынбасарларының әрекеттестігінен басқа, айналудың тежелеуіне ұқсас атомдар немесе топтар әсер етеді.

Сондықтан макромолекулар учаскесіндегі  қандай да бір байланыс шеңберіндегі  бұрылыс бұрышына тәуелді потенциалды энергияның өзгеруі дихлорэтан жағдайынан күрделірек сипатқа ие болуы мүмкін , бірақ кез келген нақты тәуелді жағдайда макромолекуланың иілгіштігін сипаттайтын максимум және минимум болады (сурет 3).Минималды потенциалды энергиялы ΔU екі конформация энергияның айырмашылығытізбектің иілгіштігін сипаттайды, термодинамикалық теңдестік кезінде іске асыратын –термодинамикалық иілгіштік.

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 3-φ бұрылыс бұрышына байланысты көмірсутек тізбек учаскесінің потенциалды энергиясының өзгерісі

          Термодинамикалық иілгіштік полимерлер тізбегінің конфломациялы көшуге және бұндай көшулердің мүмкіндігі туралы мәлімет береді. Бірақ бұндай көшу пайда болу үшін ішкі айналй потенциалды барьеріне сәйкес Uo  энергиясы қажет. Дәл осы барьердің  шамасы берілген жағдайындағы  (жылулық механикалық немесе басқа әрекет ету) конформациондық көшудіңжылдамдығын анықтайды. Конформационды көшудің жылдамдығы макромолекуланың кинетикалық иілгіштігін сипаттайды; ішкі айналудың потенциалды барьерінің шамасынан басқа кинетикалық иілгіштікке тізбектің ұзындығы температура және полимердің төркөзділік деңгейі (бұтақталған немесе үшөлшемді полимер жағдайында) әсер етеді. СПЗ полимер құратында қос байланыстың болуы тізбек иілгіштігіне әсер етуі мүмкін, өйткені қос байланыс өзінің қасиетіне байланысты айналымда осы байланыстың үзілісінсіз жүргізеді. Олай болса қос байланыспен қосылған атомдардың 4 орынбасарлы кеңістікте белгіленген орынды алады және оны тек П-байланысын уақытша үзіп және σ—байланысы шеңберінде айналу жасау арқылы ғана өзгертуге болады.

Қос байланысты қосылыстарға изомерия құбылыс ерекшелігі тән, яғни молекулалардың тұрақты конфигурациясының бар болуы. Тұрақты цис-, транс-изомерлердің мысалы болып мына органикалық қосылыстар түрі табылады

 

малеиндік (R=H, R ‘=COOH кезіндегі цис-изомер) және фумарлік (транс-изомер) қышқылдары сияқты. Егер үстінде келтірілген формулада R=H немесе кез келген радикал , ал R’- еркін ұзындықты полимерлік тізбектің кесіндісі болса, онда бұндай қос байланысты макромолекулалы негізгі тізбекте цис— және транс-изомерлер болуы керек, яғни изомерлік формалардың тұрақты түрі. Тізбектік молекуланың әртүрлі конфигурациядағы типтік мысалы әртүрлі полидиендер болып табылады: полиизопрен,полибутадиен. Осылай цис-конфигурациялы полиизопрен теңістіріледі, және дәл осы полимер бірақ транс-конфигурациялысы гуттаперче деген атпен мәлім:

 

 

 

 

 

 

 

Табиғи каучук пен гуттаперге бірдей элементарлы, звенолардан құралған, бірақ бұл звенолардың жеке бөліктерінің кеңестік орналасуымен ерекшеленеді және ұқсастылық периодымен. Жалпы ұқсастылық периоды дегеніміз- бұл макромолекуланың кеңістіктік құрылымын толығымен көрсететін тізбектің минималды учаскесі немесе кесіндісі. Гуттаперчаның макромолекуласындағы ұқсастылық  периоды (4,48) СПЗ-мен сәйкес, табиғи каучукте екі СПЗ болады (сызықтық өлшемдері бойынша ол гутаперчаның екілік ұқсастық периодына сәйкес келуі, валенььік бұрыштарының және цис- , транс— конфигурацияларының тізбек ұзындықтарының айырмашылығымен түсіндіріледі). Полизопрендердегі немесе басқа да полиондердегі тұрақты конфигурациясының  болуы олардың макромолекулаларындағы әртүрлі конформация мен олардың арасындағы көшулердің болу мүмкіндігіне кедергі келтіре алмайды. Егер тізбектің кеңестіктік құрылымы полимердің фазалық күйімен белгіленбеген болса, онда конформациялық көшу мен қос σ-байланыстың шеңберіндегі айналу мүмкіндігі сақталады, оларды полизопреннің келтірілген формулалары мен 1 суреттегі айналу сызбанұсқасынан көру қиын емес, олар тізбектің конфигурациясын және оның  конфигурациясын өзгеріске ұшыратпайды.

Ұсынылатын әдебиеттер:  [1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары :

1. Стререотұрақты полимерлер.

2. ЖМҚ-ң қасиетіне  молекула аралық күштің әсер етуі

 

Тақырып 3. Полимерлердегі көшулер (2 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Термопластар. Реактопластар.
2. Молекула үлестік құрылым.

 

Полимерлердегі көшулер. Полимеры могут находиться только в твердом и жидком агрегатном состояниях.

Қатты агрегаттық күйге 2 фазалық күй сәйкес келуі мүмкін:

• Кристаллды;
• Аморфты (шыңы тәрізді).

Ал сұйық агрегаттық күйге  2 агрегаттық күй сәкес келеді:

• қатты(шыңы тәріздес);
• сұйық (балқыма)

Полимерлердің көбісі сұйық фазалық күйде болады.

Аморфтік полимер 3 физикалық күйде бола алады:

• шыңы тәріздес;
• жоғары икемді;
• тұтқырағымды.

Бірінші 2 күйді қатты агрегаттық күйге жатқызады, ал тұтқырағымдыны-сұйыққа жатқызады.

Полимерлік материал бір күйден екінші күйге макромалекуның орташа жылу қорына әсер ететін температураның өзгеруі арқылы көшеді. Химиялық құрылымы полимердің молекулалары молекулалық салмаққа байланысты, бірдей температурада әртүрлі физикалвқ күйде болуы  мүмкін.

Полимердің барлық сипаттамалары полимер материалдарында болатын көшулермен және іске асырылатын температурамен анықталады. Жоғары температурадағы полимерлердіңіс-әрекетіне байланысты термопластикалық (термопласттар) және термореактивтік (реактопласттар) болып бөлінеді. Термопласттар  өз қасиеттеріндегі өзгеріссіз қыздарған кезде бірнеше рет жұмсарып, суытқан кезде қата  алады, яғни олар  тек қана өзара қосылған физикалық байланыстағы  макромолекулалардан  тұрады. Қыздырған кезде  физикалық байланыстар  жоғалады, суытқанда қайта  орнына келеді.Реактопластархимиялық байланыспен қосылған  макромолекулалардан  тұрады. Бұндай химиялық  құрылым қайтымсыз. Сондықтан реактопласттарды қыздырғанда  толық  термикалық ыдырауға  дейін қатты болып қала  береді.

Полимердің кристаллизациялау  мүмкіндігін анықтайтын  негізгі фактор тізбектегі звенолардың кезектесіп  орналасуының  бар болуы  болып табылады. Олардың конфигурациясы  геометриялық көзқкарас  тұрғысынан  қарағанда  тұрақты. Егер тізбектің звенолары қысқа  және  бір-біріне  ұқсас  болса, кристаллизациялау  тез  жүреді. Егер звенолар  көлемді болса, онда кристаллизациялау  топтардың белгілі  геометриялық тәртіпте  орналасқаннан кейін  ғана жүреді.

Молекулалық күштердің әрекеті  нәтижесінде полимерлерде  молекула үлестік құрылым (MҮҚ) туады. Макромолекуланың иілгіштігі жоғары болған сайын, MҮҚ –ң құрылым процесі  полимерде терең өтеді.Иілгіш макромолекулалар кристаллит деп аталатын анизотропты қасиеті бар  молекулалар микрокөлемідер құруы мүмкін. Төмен қозғалысты  макромолекулалардағы кристаллиттерді құру  қабілеті шектелген  немесе жоқ болады. Осы қасиеті признак бойынша полимерлерді 3 топқа  бөледі:

1.Кристалдық полимер немсе дұрыс айтқанда кристалданатын полимер. Оларда кристалды НМС 70%-дан астам.

2.Аморфты-кристалдық полимерлер, кристалдық фазасы 25-60%

3.Аморфты полимерлер. Бұларда кристалды MҮҚ жоқ немесе аз көлемде.

Сызықтық макротізбектің жоғары жылдамдықты полимерлер  кристалды құрылымды құруға қабілетті. Мысалға, жоғары тығыздықты полиэтилен, полипропилен, фторопласт.

Макромолекулалары тармақталған құрылымдағы немесе сызықтық  макротізбектердің қиындатылған жылдамдықтағы полимерлер аморфты-кристалдық құрылымдағы  құрады. Мысалға, төмен   тығыздықты полиэтилен, басты  тізбекрінде тармақталу бар,  аморфты фаза 70%-ға дейін  болуы мүмкін.

Кристалдық та, аморфты –кристалдық полимер де  тек  термопластикалық қана болуы мүмкін.

Аморфты  полимерлердің сипаттамалары  олардың тізбектеріндегі молекулалардың қозғалысының шектелу деңгейімен  анықталады. Балқыманы суытқанда  полимер шынытәрізді  күйге  көшеді. Бөлме температурасы кезінде полимер шынытәрізді  күйге көшу облысының  жоғары  тұрса, онда  ол  жұмсақ және  иілгіш дене ретінде болады. Егер полимер шынытәрізді күйге көшу облысынан төмен болса, онда  ол қатты  болады.

Жоғарыкристалды полимерлер қатты және мықты болып келеді. Кристалдық деңгейі шектелуі полимерлер аралық орынды иеленеді. Аморфты  материалды шынылаудан төмен температурада полимерлер қатты және біршама нәзік зат  болып келеді. Аморфты материалды шынылаудың нүктесі  мен кристалдың балқу нүктесі  арасындағы облыста полимерлер қатты болады.

Өту температуралаларын  эксперементальді  әдіспен өлшейді.

Физикалық шамасы  температураға тәуелді  графигі  шынытәрізді күйге  көшу облысы тез өзгереді. 1 суретте негізгі көшулердің  температураларының физикалық шамаға әсер етуі сызбанұсқалық түрде  көрстілген. Сызықты  термопласттық полимерлердің температуралық  тәуелділік қасиеті шынылану  және кристаллизациялау температурасымен анықталады.

Сызықты  термопластты емес полимерлер (целлюза) сызықты  құрылымға  ие болғанымен, күшті молекулааралық арақатынасқа ие, олар жұмсарттырмайды және балқымайды. Сондықтан өту  температуралалары бұл класта аз мәнге ие. Көбінесе мұндай полимерлер жоғары дәрежелі кристалдануға ие және кристаллитттердің балқу температурасы ыдырау температурасынан едәуір жоғары болады.

Сурет 1 — Кейбір полимерлер сипаттамаларының өту  температурасы кезіндегі  өзгеруі

 

Ұсынылатын әдебиеттер:[1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары :

1.Полимерлердің кристалдық күйі.

2.Полимерлердің шынытәрізді күйі

3. Полимерлердің тұқырағымды күйі.

 

         Тақырып 4. Өтімділік температуралары (2 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Шынылау температурасы.
2. Кристалды полимердің балқу нүктесі.
3. Шынылау  температурасы мен балқу  температурасы арасындағы  қатынас.

 

Өту температуралары Полимерлердің химиялық құрылымымен негізгі екі  өтудің  температурасымен байланыстыруға болады:

• Шынытәрізді күйден жоғары икемділік күйге  өту  температурасы

( шынылау температурасы);

• Кристалды полимердің  балқу  температурасы.

Шынытәрізді күй – бұл аморфты полимерлердің қатты күйі. Полимерлердің жоғары икемді немесе тұтқыр ағымды  күйден шыңы тәрізді күйге өтуін температураны төмендету  немесе қысымды  жоғарлату арқылы алу  шынылау деп аталады.

Шынылау кезінде жылусыйымдылықтың, көлемді  кеңеюдің температуралық коэффициентінің,  термикалық қысылудың коэффицентінің секірмелі түрдегі  өзгерісі байқалады, ал қисық  тәуелділікті – энтальпия мен энтропия көлемінің орташасы температурадағы қарағанда сыну  байқалады.

Аморфты полимерлердің бір физикалық  күйден екіншісіне көшуі фазалық өту болып табылмайды. Аморфты полимерді бір  уақытта 2 бірдей  емес физикалық күйде  болу мүмкін емес.

Полимерлерді жалпы шынылау механизмі еркін  көлемнің рөлін көрсетуге негізделген. Еркін көлем полимерде микроқуыстар түрінде  таралған. Т>T_g   (температура шынылау температурасынан жоғары) болған жағдайда полимер денесінің қыздыру кезіндегі  кеңнеюі еркін көлемнің ұлғаюымен белгіленген және α₁ көлемдік кеңеюі температуралық коэффицентімен сипатталады.

Температураны төмендеткен кезде еркін көлем, онымен бірге сегменттерінің жылжымалылығы (тізбек кесіндісінің ұзындығы) төмендейді. T=Tg   болғанда еркін көлем минималды шамаға ие болады, одан әрі өзгермейді.

Бұл жағдайда сегменттер жылжымалылығын  жоғалтады және полимер шыныланады. Әрі қарай  температураның төмендеуі полимер көлемінің елеусіз өзгерісіне әкеледі, ол қатты кристалды дененің α₂ көлемдік кеңею коэффициентіне тән сипат.

Полимерлердің көп түрінің көлемдік кеңею температурасының коэффиценті Бойер-Симхи эмпирикалық ережесімен шынылау температурасымен байланысты

 (α₁— α₂) T_g=0,113

Полимерлердің шынытәрізді күйінің температурасымен химиялық құрылымы арасындағы қатынасты орнату қайталанатын звенолардың функционалды топтары шынылау температурасына өлшенген аддитивті үлес  береді деп ұйғарылады.

Жалпы түрде шынылау  температурасы үшін  қатынас мынадай  формада:

,

мұндағы — берілген функционалды топтың шынылау температурасына сипаттамалық үлесі;  — берілген функционалды топқа жазылған салмақтық коэффициент.

Кристалды полимердің балқу нүктелері Шынылау температурасы мен балқыту  температурасынан жоғары  жағдайда полимерлер тұтқыр ағымды күйге көшеді, оған  балқыту температурасы  молекулалық  салмаққа, сонымен қатар макромолекулалардың тармақталуына тәуелді. Балқу кезіндез тез өзгеретін салыстырмалы көлем, жылусыйымдылық  және басқа да көрсеткіштерді өлшеу  балқу температурасын  анықтауға  мүмкіндік береді. Полимер температурасының біраз  интервалында балқиды.

Полимердің ерекшелігі кристаллизациялау жағдайынан балқу температура интервалына байланысты. Кристаллизациялау кезіндегі температуа жоғары  болған сайын, балқүдың басталу және аяталу температурасы жоғары болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 1- Көлемнің аморфты (1) және кристалды (2) табиғи каучугның температурасына тәуелділігі

Бұл полимер тізбегінің иілгіштігі кристаллизациялау температурасының жоғары болған сайын жоғарлауымен түсіндіріледі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 2- Балқу температура интервалының кристаллизациялау температурасына тәуелділігі.

         Шынылау температурасын бағалау үшін мынаны шығарамыз:

         Бірақ шынылау температурасы мен балқу температурасы  арасында үлкен айырмашылық бар, өйткені балқу температурасы, бұнда тепе-теңдік фазасында тұрған еркін энергияның әрбір екеуден бір өзара тең. Осыдан:

Формулалар арасындағы сәйкеестік энтропия суммасын     ∆S және Σ ST– ді

     ∆H – мен теңестіруге болады деген болып жасатады.

T_g/T_m<0,5 қатынасты полимерлер жоғары симмтриялық болады және қысқа , қайталанылатын түйіндерге ие болады. Бұл параметрлер кристалдылықтың жоғары денгейімен сипатталады. T_g/T_m>0,76 симметриялы  болмайды. Олар да жоғары денгейлі  кристалдықты болады. Көптеген полимерлер үшін  қатынастар 0,56< T_g/ T_m<0,76 арасында жатады. Бұл топта полимерлер симметриялы да, симметриялы емес те.

тавлениях о роли свободного объема.

         Ұсынылатын әдебиеттер: [1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Тұтқыр ағымды және қатты күйлер арасындағы температуралық интервал
2.  Ақыштық температурасы

 

Тақырып 5.  Полимерлердің жылу физикалық қасиеттері. (2 сағат)

Дәріс жоспары:

1.  Көлемдік сипатамалар. Көлем және тығыздық.

2.  Жылулық кеңею

 

Полимерлердің жылу физикалық қасиеттері. Жылу физикалық қасиеттерге қатысты параметрлерді шартты түрде 2 топқа бөледі:

1)     температураны өзгерту кезінде полимерді материялдың сыртқы әрекетін анықтайды (көлемдік сипаттамалар немесе дилатометриялық қасиетер);

2)     жылулық жерге материалдың ішкі реакциясын анықтайды      (жылуөткізгіштігі, жылусыйымдылығы, жылуға қарсы туруы).

Көлемдік  сипаттамалар әр бір құбылыс немесе процесс үшін маңызды. Негізгі көлемдік сипаттамаларға мыналарды жатқызады:

1)Салыстырмалы мөлдік көлемдер мен тығыздық (шамалар салыстырмалы көлемге қайтымды).Бұл шамалар шыны тәрізді, жоғары икемді және  кристалды күйлерде әр түрлі.

2) Жылулық кеңеюдің молдік және салыстырмалы коэффициенті,олар да полимердің физикалық күйіне тәуелді.

3)  Балқу кезіндегі кристалды полимерлер үшін салыстырмалы және молдік кеңею.

Аддитивті топтық үлес негізінде молдік көлемдік сипаттамаларды жеткілікті дәлдікпен есептеуге болады.

   Көлем  және тығыздық.

Салыстырмалы көлем және оған кері шама-тығыздық полимер материалдарының практикада және теориялық көзқарас  тұрғысынан пайдаланылатын мәнді сипаттамасы.Тығыздықты термодинамикалық параметрлерді есептеу үшін білу қажет,сонымен  қатар берілген полимер тобының шекарасындағы полимерлі материалдарды бағалау үшін қажет. Эксперименталды түрде полимердің тығыздығын оңай анықтауға болады.

Салыстырмалы көлем (масса бірлігінің көлемі)

v ≡ 1/ρ (см³/г) (тығыздық 20-25º температурада көрсетіледі);

Cалыстырмалы көлемнің 1 моль массасына көрсететін мольдік көлем:

  (см³/моль)

Практикада келесі мольдік көлемді пайдаланады:

— белгі стандартты температурадағы мольдік көлем, мысалға бөлме температурасында V (298);

— нольдік температурадағы мольдік көлем  немесе , кезіндегі температура который представляет собой мольный объем наиболее стабильной — конден­сированной фазы (кристалла) при температуре 0 К;

— молекулалардың электронды бұлттармен шектелген ван-дер-ваальстік көлем.

Бөлме температурасы кезіндегі  мольдік көлем— бұл физикалық шамалардың  топтық үлес әдісі ұсынылған бірінші шаралардың бірі болып табылады. Атомдық үлес әдісі дегеніміз берілген қосылыстың атомдық үлесінің суммасына «қалдық көлем» (Ω) деп аталатын қосымша шаманың қосылуын айтады.

Бірақ берілген элементтің атомдық үлесі тұрақты шама емес, ол қоршаған атомдардың жаратылысына тәуелді. Бұл жағдай “атомдық” үлестің шамаларының санын елеулі өсуге әкеледі. Сондықтан топтық үлес әдісін пайдалануға тиімді.

ӘРТҮРЛІ МОЛЬДІК КӨЛЕМДЕР МЕН ВАН-ДЕР-ВАЛЬСТІК КӨЛЕМДЕР АРАСЫНДАҒЫ ҚАТЫНАС

  Барлық мольдік көлемдер аддитивтіліктің ұқсас ережелеріне бағынатын болғандықтан берілген күйде әртүрлі полимерлердің нақты мольдік көлемі мен ван-дер-вальстік көлемнің мәндерінің арасындағы параллельділіктің болуы мүмкін. Vw тәуелді V_r, V_g, V_c координаттар  басымен өтетін түзу сызықпен апроксимерленген. Бұндай параллелизмнің жекелеген топтық үлестерде жоқ екенін айтқан жөн. Ең жақсы сәйкестік V_gжәне V_wарасында байқалады.

Бұндай параллелизм жеке топталған үлестерге тән еместігін айтқан жөн.Топталған үлестердің маңызды өзгертулері полимер құрылымының түйіндерінде әртүрлі топтардың қиыстыруы кезінде жарым- жарты орнын толтырады.

Мольдік көлемдердің қатынастарынан келесі орташа мәндер алынды:

V_r (298)/V_w=1,60;                   V_g (298)/V_w = 1,55;       V_с (298)/V_w=1,41

  Бұл көрсеткіштерге V_c (298)/V_w = 1,44 қатынасының орташа тәні сәйкес; осында кейбір жартылай кристалды, полимерлерге арналған көрсеткіштерді жатқызуға болады.

Нольдік температура кезіндегі тығыздық 0 К температурасына кристалды және сұйық заттардың мәнінің экстрополициясына негізделген.

 

ЖЫЛУЛЫҚ  КЕҢЕЮ.

Заттың жылулық кеңеюін сипаттау үшін әр түрлі белгілерді пайдаланады:

1)    жылулық кеңеюдің салыстырмалы коэфициенті (дv/дТ)_p = е[см^З/(г·К)];

2)    тығыздықдың температуралық коэфициенті  (дρ/дТ)_р = q [г/(см³ · К);

3)    жылулық кеңеюдің коэфициенті 1/v·(dv/dT)_p = α (К^-1);

4)    жылулық кеңеюдің сызықтық коэфициенті 1/L (дL/дТ)_р = β (K^-1);

5)    жылулық кеңеюдің сызықьық коэфициенті   (dV/dT)_p = ε [см³/(моль·К)].

Бұл шамалар бір бірімен келесі қатынастар арқылы байланысқан:

;     ;         ;       ;

;

         Шынының жылулық кеңею коефициентінің шамасы кристалдың жылулық кеңею шамасына тең, α_g ≈ α_c немесе е_g ≈ e_c.  Полимердің кеңею коефициенті қатты біртіндеп ұлғайту кезінде шыныланудың өту облысының тез өзгеруі болуы мүмкін.

Полимердің ұлғаю коэффициенті қатты күйде температураға байланысты болады, температураның өсуімен өзі де өседі (бұндай жоғарлау темепратуралық интервал кең болғанда ғана көрінеді). Алайда бұндай  біртіндеп коэффициенттің  жоғарлауын щыңылау аймағы арқылы өткен кездегі күрт артуымен салыстырғанда  ескермеуге болады. Демек, көлемнің температураға байланысын өту нүктесінде түйісетін екі түзу арқылы көрсетуге болады. Практикада жылулық кеңею коэффициентін (e_g)-дан төмен және (e_t)-дан жоғары  шыңылау аймағына өтетіндей өткізу керек.

Эмперикалық жолмен көп жағдайда q (= —αβ= — еρ²)  шамасы   аса кең диапазонда температураға байланысты емес екендігі көрсетілген. Ерітіндінің немесе полимердің каучук тәріздес күйде шыңы тәріздес немесе кристаллды полимерлерге қарағанда жоғары болады.

Қыздыру кезінде материалдың кеңеюі ішкі, ең бастысы молекула аралық күштермен анықталады. Атомдар арасындағы байланыс ұзындықтары температураға байланысты болмайды. Тура осындай жағдай полимер түйіндеріндегі сегменттер арасындағы байланысқа тән. Демек, полимерлі жүйелердің жылулық кеңеюі бақыланып жатқан төмен молекулярлы сұйықтармен салыстырғанад аз болуы керек.

Шыңы тәріздес күйге өту температурасынан төмен кеңею коэффициенті одан әрі азаяды. Шыңылау нүксесінен өткенде құрылымдық өзгерістер жойылады.

Қарапайымдалған модельдердің бірі болып жылулық кеңею құбылысын көрсететін Симхи және Бойер көрсетілімдеріне негізделген модель болып табылады (сурет 1). Балқу температурасынан төмен сұйықтықты суытқан кезде кристалл құрылымның екі жағдайы ытимал: сұйықтық кристаллданады немесе суытылған күйге көшеді. Суытылған жағдай пайда болады, егер кристаллизация басылынқы болса, мысалы ортаның жоғары тұтқырлығына және  молекулалардың құрылымында симметриялықтың жоқтығына байланысты болады.

Суытылу молекулалардың еркін көлемдері азайғанша және молекулалардың қозғалысы немесе сегменттерінің қозғалысы тоқтағанша жүре беруі мүмкін. Осыдан кейін шынытәрізді күйге жетеді. Осы моментке сәйкес температура – шынылану нүктесі деп аталады.

Сурет1-Симхи және Бойер көрсетілімдеріне негізделген полимердің жылулық кеңею моделі

Ұсынылатын әдебиеттер:[1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Аморфты полиэтилентерефталаттың тығыздығын есептеу.

2.  Кристаллды полиэтилентерефталаттың тығыздығын есептеу.

     Тақырып 6. Калориметриялық сипаттамалар  (2 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Жылусиымдылық.

2.  Кристаллданудың және балқудың жылуы.

3. Энтальпия және энтропия.

 

Калориметриялық сипаттамалар. Калориметриялық сипаттамалар категориясына мыналар жатқызылады: салыстырмалы және мольдік жылусиымдылықтар, сонымен қатар кристаллизациялау және балқудың жасырын жылуы. Бұл сипаттамалар тобының екеуі де аддитивті мольдік шама ретінде есебіне алады. Бұдан басқа бұл параметрлердің көмегімен полимердің мольдік энтальпиясын және энтропиясын бағалауға болады.

Салыстырмалы жылусиымдылық— бұл жылудың бір грамм заттың температурасын 1 градусқа өсуді қатынастыратын саны. Мольдік жылусиымдылық бұл заттың молекулалық салмағына көбейтілген немесе полимерлі қосылыстардағы құрылымдық звеноларының молекулалық салмағына және мольдік жылусиымдылықты тұрақты көлем немесе тұрақты қысым кезінде анықтауға болады.Затқа хабарланған жылу ішкі энергияның және заттың энтальпиясының (жылу құрамы) өзгеруіне әкеледі.

Келесі шамалар пайдаланылады.

1.  Тұрақты көлем кездегі салыстырмалы жылусиымдылық [кал/(г∙К)]: c_v= (∂Q/(∂T)_v

мұндағы Q — 1 грамм затқа хабарланған жылудың мөлшері.

2.  Тұрақты қысымдағы салыстырмалы жылу сиымдылық [кал/(г∙К)]: c_p= (∂Q/(∂T)_p

3. Тұрақты көлемдегі мольдік жылусиымдылық [кал/(моль∙К]: C_v= M c_v =(∂U/(∂T)_v, где U —бір моль заттың ішкі энергиясы.

4. Тұрақты қысымдығы мольдік жылусиымдылық [кал/(моль∙ К)]

C_p= M c_p =(∂H/(∂T)_p, где H — бір мольдің энтальпиясы (жылуқұрылым)

Салыстырмалы жылусиымдылық пен температураныңтолық тәуелділігі шектеулі полимерлерге ғана суретелген. Мысалы, 2-ші суретте полипропиленнің кейбір экспериментальды мәліметтер суретттелген.

Сурет 2 — Полипропиленнің молдік жылусиымдылығы: 1-аморфты, 2-кристалдық деңгейі 65%

Сурет 3 —  Жалпы жағдайда полимерлік үлгі толық кристалды да, аморфты да емес болады

Осы суретке сәйкес кристалдық полимерлер үшін қисық қатты күйден балқу нүктесіне дейінгі ауысуды суреттейді. Т_ткезінде С_р мәні сұйық полимерге сәйкес келітін мәніне дейін өседі. Аморфты полимердің мольдік жылусиымдылығының өзгеруі қатты күйге арналған қисықтың түріне сәйкес келеді, тіпті өту температурасына дейін, ал кейін жылусиымдылық сұйық жоғарыикемді материалдарға сәйкес келетін мәнге дейін өседі.

Жалпы жағдайда полимерлі үлгі толық кристаллды немесе толық аморфты болып табылмайды. Демек, полипропиленнің кристаллдық деңгейі 65% болып келетін суретте көрсетілгендей, Т_g –дан Т_т –ге дейінгі температуралық интервалдағы мольдік жылу сиымдылық қатты және сұйық күйге арналған қисықтардың арасында жатыр.

 

Кристаллизацияның және балқу жылуы.

Балқу жылуы (кристалдану) немесе энтальпия айырмашылығы H_l(T_m)-H_c{T_m) = ∆H_m(T_m) басқа термодинамикалық функцияларда қолданылатын маңызды өлшем болы табылады. Бұдан басқа, ∆Н_т –ны білу кейбір полимерлерді өндеуге арналған аппараттар құрастыру үшін қажет. Алайда, ∆Н_т–ның экпериментальды мәндері тек шектеулі полимерлер үшін анықталған.Бұл  мүмкін, ∆Н_т анықтаудағы қиыншылықпен байланысты.

Тура анықтамаларда үлгінің кристаллдық дәрежесінің есебін қабылдау керек, ал жанама анықтамаларда мысалы, ерітіндінің сипаттамаларынан,  мәндердің есепбі термдинамикалық формуланың қолданылуына байланысты болады.Сондықтан ∆Н_т мәндерінің үлкен шашылымы бар. Жалпы жағдайда берілген полимер үшін ∆Н_т мәні максимал болуы мүмкін.

1-ші кестеде ∆Н_т-ның әдебиеттерде берілген мәндері көрсетілген. Осыған орай ∆Н_т  мәні анықталынған полимерлердің аз санына байланысты, бұл өлшемнің бағалау әдісін өндеу аса қажет. Бірақ та, кестеде берілген мәліметтер ∆Н_т  және полимер құрылымы арасындағы ара қатынасты анықтау үшін жеткіліксіз. Алайда ∆Н_т-ның топталған мәндері кестемен келісілген мәндері берілген:

Осы жолмен анықталған ∆Н_т, мәндері жуық екенің ескеру қажет.

Топтық үлестерді суммалау негізінде ∆Н мәнін нақты есептеу әдісін дамыту мүмкіндігі аз. Өйткені бұндай әдіс эксперименталды мәнінің саны көп азмолекулалы қосылыстарға да қолданыла алмайды.

 

Кесте 1. Кейбір полимердің балқу энтальпиясы мен энтропиясы

 

Энтальпия және энтропия

Бір заттың энтальпиясы мен энтропиясы температураға тәуелділігін салыстырмалы жылусиымдылығын нақты өлшеуден бастайды. Содан кейін энтальпия мен энтропияны интегралдау жолымен есептеп шығаруға болады:

мұндағы H (0) и S (0) —0 К кезіндегі энтальпия және энтропия ; ∆H_i и ∆S_i — бірінші текті фазалы ауысу кезіндегі энтропии және энтальпииның өзгеруі.

Егер полимердің термодинамикалық параметрлерін есептеу үшін осы әдісті пайдаланылатын болсақ, онда салыстырмалы жылусиымдылықты анықталғандағы қиындықтар туады, өйткені полимер үлгілерінің көбісі шамалы түрде кристалданады. Термодинамикалық өлшемдердің мәндері таза кристалды және таза аморфты полимерле мәндерінің арасында жатыр. Бұл екі асқындалған күйге байланысты мәндерді анықтау үшін көп өлшеулер жасау қажет. Мұндай мәліметтер тек шектеулі полимерлер үшін ғана анықталған.

Мысал ретінде 4-ші суретте полипропилен энтальпиясының температураға тәуелділігі келтірілген. 4-ші суретте көрсетілдгендей полимердің кристалды және аморфты үлгілерінің энтальпиясының қисық өзгерісі шынылану температурасына дейін бір-біріне параллель жүріп жатыр. Қисықтар арасындағы ара қашықтық 0 К кезінде ∆Н (0)-ге тең және аморфты полимердің энтальпиясы деп аталады.Шыңылау нүктесіне бастап аморфты полимердің қисығы балқыма қисығына дейін жақындайды, сонымен қатар кристаллды полимерге салынған қисықта балқу температурасында үзіліс байқалады.  Кристаллды және аморфты күйлердің қисықтарының арасында балқу нүктесінде ∆Н_т жасырын балқуды ұсынады.

 

­

Сурет 4— Полипропиленнің энтальпиясы: 1-аморфыі, 2-кристалды.

Кристалды және аморфты полимер үшін энтропияның температураға тәуелдігі ұқсас сипатқа ие.

 

Ұсынылатын әдебиеттер: [1-6]

СӨЖ Бақылау сұрақтары:

1. Жылусыймдылықтың температураға тәуелдігі. Кирхгофф теңдеуі.

          2.25ºС—ғы кристалдық деңгеиі 30% полипропилленнің жылусыйымдылығын есептеу.

 

Тақырып 7. Когезия және адгезия сипаттамалары.  (2 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Когезияның молдік энергиясы. Ішкі қысым. Беттік энергия.

2. Қатты дене- сұйықтық фаза бөліміндегі үстілік керілу Фаза аралық керілу формуласы.

                     

Мольдік когезия энергиясы Адгезия ( лат. “тарту, ұстасу” )  — конденсацияланған фаза үстілерінің контактіге келтірілген құбылыс, бұл фазалар молекулалық контакт нәтижесінде адгезионды қосылыстың негізінде туады және субстраттар деп аталады, ал субстраттардың қосылуын қамсыздандыратын заттар адгезивтер деп аталады. Әдетте субстраттар- қатты денелер, ал адгезия- сұйық болады.

Когезия (лат. байланысқан, ілініскен) – сұйық немесе қатты бертікті денелердің бірдей бөлшектерінің ілінісуі. Когезия құрамдас дене бөлшегі (атом, тон) мен молекулааралық өзара арақатынас арасындағы химиялық байланыспен қамтамасыз етілген.

Когезия мен адгезияның ең маңызды сипаттамаларына когезия энергиясын, ішкі қысымды және үстілік энергияны жатқызады.

Сұйық когезия энергиясы барлық молекулааралық қатынастарды бұзу үшін қажетті және сұйықтықтың бір моліне жеберілген Е_ког энергиясы ретінде анықталады. Олай болса бұл шама буланудың мольдік жылуымен тығыз байланысты  Н_бұл :

Е_ког =∆Н_бул – RT

Когезия энергиясымен басқа екі шара тікелей байланысты: когезия энергиясының тығыздығы 298К кезіндегі е_ког =Е_ког/V [кал/см³]; ергіштік параметрі 298К кезіндегі =(Е_ког/V)^1/2 = е[кал^1/2/см^3/2]

Төменмолекулалы сұйықтық үшін Е_ког, ал алай болса когезия энергиясының тығыздығы е_ког және ерігіштік параметрін δ  булану жылуы арқылы немесе бу қысымының темперетурадан қисық тәуелдігі арқылы есептеуге болады. Бірақ полимерді буландыруға болмайды, сондықтан полимер когезиясынын энергиясын есептеу үшін жанама әдістерді пайдалану қажет.

Ішкі қысым  P – V – T — полимерлік балқыманың сипаттамасы Вандер-Ваальстің  түрөзгерту теңдеу жағдайымен көрсетілуі мүмкін:

,

мұндағы Р- қысым; υ – полимердің салыстырмалы көлемі;   салыстырмалы көлемге, температураға және қысымға тәуельсіз шама. Сызықтық синтетикалық полимер М_и-ді қырылымдық звеноның молекулалық салмағымен ұқсастырсақ, онда күй теңдеуі, келесі түрде болады:

  Бұл теңдеудің пайдалану облысы полимер балқысымен шектелген. Ішкі қысымның балқу нүктесінде тұрған аморфты полимер үшін ішкі қысымның меншікті туынды ретінде анықтауға болады:

 — 1 моль заттың ішкі энергиясы;

-тәуелді .

Практикалық және эксперементалды түрде ішкі қысым және когезия энергиясының тығыздылығы ≈ 1,3 е_ког байланысты

 

Беттік энергия  – молекулкаралық өзара арақатынастардың тікелей көрінісі. Сұйықтықтың немесе қатты дененің үстіндегі молекулалар теңестірілмеген молекулалық күштің бастан кешіреді. Осының нәтижесінде сүйықтықтың немесе қатты дененің ішінде орналысқан молекулаларға қарағанда қосымша энергия алады.

Сұйықтарда беттік энергия өзін аудан бетің минималды ықтимал шамаға дейін кішірейтуге ұмтылатын күш ретінде көрсетеді. Беттік энергия ұзындық бірлігіне жойқызылған күш бірлігімен немесе аудан бірлігіне жатқызылған энергия бірлігімен өлшенеді.

Қатты дене беті сүйықтық сияқты қосымша, еркін энергияға ие, бірақ қатты дене бетіндегі молекулалардың қозғалысы жоқ болғандықтан, бұл үстілік энергия беттік тартылу түрінде тікелей байқала алмайды. Еркін энергияны тек жанама әдістер көмегімен ғана өлшеуге болады. Екі конденсацияланған фаза бөлімінің үстіндегі қосымша, еркін энергия фазааралық керілу деп аталады.

Беттік және фазааралық керілу маңызды сипаттамалар болып табылады, өйткені олар маңызды технологиялық процестер қатарының жүруін анықтайды (полимердің адгезиясы, талшықтарды иіру, дисперсия тұрақтылығы және сұйықтықтағы қатты полимерлердің ісінуі).

— сұйықтықтың беттік керілуі,

— қатты дененің беттік керілуі,

— сұйықтық-қатты дене бөлімінің үстіндегі фаза аралық керілу.

— — сүйықтықтың қаныққан буымен тең жағдайдағы қатты дененің беттік керілуі. Тепе-теңдік жағдайындағы ісінудің қысымы:

 

Беттік керілу ішкі қысыммен, когезия энергиясының қысылуға қабілеттілігі және тығыздығымен байланысты, өйткені бұл қасиеттердің негізінде молекула аралық күштің әрекеті жатыр.

.

Қысуға қабілеттілік және беттік тартылу арасындағы қатынас

 

 

 

мұндағы  -ерігіштік параметрі;

Төменмолекулалы қосылыстар үшін когезия жұмысы туралы түсінік енгізілген дененің бөлшектерге бөлінуінің еркін энергиясы және дененің тұтастығы бұзылған кезде оларды арақашықтыққа аластауы.

W_ког – когезия жұмысы дененің изотермиялық бұзылуының қайтымды жұмысы ретінде анықталады.

, мұндағы — қатты дене үшін беттік энергия немесе сұйықтық үшін үстілік тартылу. Әртүрлі денелердің ілінісуін сипаттайтың когезия жұмысы мен адгезия жұмысының қатынасы сұйықтықтарды қатты денелерді суландыру қабілеттілігін анықтау үшін қызымет етеді.

           а)                                 б)                                 в)

Сурет -1 Қатты дене бетінде сұықтықпен жасалған байланыстық бұрыштар

       а)  кезінде  L₁ сұйықтығықатты денені суландырады және оның бетінде оң жаққа жайылуға ұмтылады.Байланысты бұрыш =0.

б)   W_ког < W_адг<  W_ког кезінде L₂ сұйықтығының беттің үстімен ағуға тенденциясы аз көрсетілген және байланыстың бұрыш мәні θ П 0 және  арасында жатыр.

в) W_ког < W_ког кезінде L₃ сұйықтығы дененің бетін суландырмайды және байланыстық бұрыш -ден жоғары. Сұйықтық қатты денемен байланыстың ауданың кішірейтуге ұмтылады.

Сұйық және қатты денелер арасындағы тепе тендік байланыстың бұрыштары Юнг  теңдеуімен аңықталынады:

сos θ = 1 немесе θ = 0 кезінде толық сулану(смачивание) пайда болады

Бөлім бетінің төмен еркін энергиясы суландыруға қолайлы болып келеді, қатты дененің жоғары үстілік энергиясы. Эксперимиталды түрде γ_L және θ ғана өлшейді. Бірақ адгезия құрылысын түсіну үшін γ_s және γ_sl мәндерін білу қажет.

S₁ және S₂ екі денелердің бөлімдерінің шекарасындағы өзара тартылу өлшемі болып адгезия жұмысының қайтымдылығы болып табылады:

        Адгезия жұмысының шамасы S₁ және S₂ болу үшін жұмсауға қажет жұмысты көрсетеді. Практикада адгезиялық контакт сұықтықтарға қатысты тұрақты екенің білу қажет.Бұл жағдайда:

             Егер S₁ және S₂ денелердін байланыс беті L сұықтығына батырылған болса, онда бұндай жағдай өздігінең болатың S₁ және S₂ бөлінуіне қолайлы. Өздігінен  бөліну жағдайы мынандай түрге ие:

.

Ұсынылатын әдебиеттер:[1-6]

СӨЖ бақылау сұрақтары:

1. Қатты күйдегі полимердің үстілік энергисы.
2. Полимердің адгезиясы.

 

Тақырып 8.  Полимерлердің механикалық қасиеттері (4 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Полимердің механикалық көрсеткіштері бойынша класификациясы.
2. Деформациялық қасиеттер. Қисық қуат – деформация.
3. Ориентация. Беріктілік. Ұзақ уақыттық.

 

Полимердің механикалық көрсеткіштері        Полимердің механикалық қасиеттеріне сыртқы күштердің әсеріненмеханикалық әрекетін анықтайтың қасиеттердің комплексі жатады. Полимерлі материалдың механикалық сипаттамалары бұл материалдарды конструкцияда практикалық пайдалану тұрғысынан қызықтырады. Практикалық пайдалану үшін полимерлердің механикалық қасиеттері бойынша классификациясы келесі түрде:

 

Кесте 1 Механикалық көрсеткіштері бойынша полимердің классификациясы.

 

Класс	Жалпы сипаттамасы	Жұмыс температурасы	Кристалдық денгейі
Ι. Балқымалар	Қатты қою сұықтық	T>Tg	0
ΙΙ. Эластомерлер	Жұмсақ және иілгіш каучуктәрізді қатты дене	T>Tg	0
ΙΙΙ. Талшықшалар	Қатты денелер	T<Tm (T>Tg)	20-50
ΙV. Армирленген эластомерлер	Қатты және иілгіш денелер	T>Tg (T<Tm)	0
V. Реактопластар	Мықты қатты дене, мықты жұмсақ дене	T< Tg T< Tm	0 Ортадан жоғарыға дейін
VΙ. Реактоэластар	Қатты денелер	T<Tg	0

Заттың полимерлі күйінің принципиалды ерекшеліктерін полимердің механикалық қасиетінің ерекше белгілерінің қатары анықтайды. Оларға полимердің үлкен қайтымды деформацияға қабілеттілігін; деформацияның релакцациялық сипатын, яғни әрекет ету уақытына тәуелділігін; полимерлердің қасиеттерін анизатропиясын алуға қабілеттілін және оны әрекет етуді тоқтатқаннан кейін сақтап қалуын жатқызады.

 

Кесте 2 Кейбір полимер қасиеттерінің симаттамалары

 

Полимер	σ, Мн/м2	ε, %	Е, Мн/н2	Физикалық күйі
Натуралды каучуктен жасалан резина	34	650	7	Жоғары икемді
Полистирол	30-70	1,5	3000	Шыны тәрізді
Полиэтилентерефталат – пленка – талшық	170 900	100 15	3500 10000	Кристалды Кристалды
Капрон – пластик – талшық	60 800	100 20	1000 3500	Кристалды Кристалды
Полиэтилен төмен тығыздықты жоғары тығыздықты	12-16 22-30	100-600 200-900	150-250 550-800	Кристалды Кристалды

 

Полимердің механикалық қасиеттері үшін жоғары икемді күйде бірінші екі ерекшеліктің көрінуі тән, шыны тәріздіде барлық үшеуі. Механикалық күштер әсерінен барлық денелер деформацияланады, ал ұзақ немесе күшті әсерден бұзылады. Осыған сәйкес деформациялық және беріктік қасиеттерді айырады.

Деформациялық қасиет. Бұл қаситтердің ішінен маңыздысы болып: серпімділік және икемділік болып табылады, яғни сыртқы күштердің әсерінен кеін өзінің формасы мен көлемін қалпына келтіру қабілеттілігі. Бұл түсініктердің маңыздары бірдей емес серпімділік деп дыбыс жылдамдығымен дамыйтын деформацияны айтады, яғни өте қысқа мезетте, ал иекмділік деп уақыт бірлігіне кешігетін жоғарыикемді деформацияны айтады. Полимердің икемділігі мен серпімділігі санды түрде Е серпімділік модулімен байқаланады (Юнг модулі), Гук заныңа сәйкес анықталынады

,

мұндағы — механикалық кернеу, — салыстырмалы деформация.

2 кестеде көрсетілгендей шынытәрізді күйде тұрған полимерлер үшін Е=10³ Мн/м², резиналар үшін Е=1-10Мн/м².

Серпімділік модулі Е сыртқы күштердің әсерінен полимерлердің көлемі мен формасының өзгеруіне қарама-қарсы әрекеттерді сипаттайды. Бұл көзқарас тұғысынан полимерлі материалдар қатты Е > 10³ Мн/м² және жұмсақ Е < 10³ Мн/м²болып бөлінеді. Полимердің деформациялық қасиеттерінің көрнекті сипаттамалары болып қисық деформация болып табылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 1- Шыны тәрізді (1-2) және жоғарыикемді (3) күйдегі қуатқа деформацияның тәуелділігі

 

Әр  түрлі температурадағы аморфты полимердің қисық деформациясының түрі 1 суретте келтірілген. Бір физикалық күйдегі, бірақ әр түрлі температурадағы полимердің қисық деформациясы әр түрлі. Кейбір анықталған температурадан төмен сынғыштық температурасы (Т_х) деп аталатын температура кезінде, полимердің бұзылуынан бұрын серпімділіктің пайда болуымен байланысты аз шамада деформациялар болады. Шыны тәрізді полимердің серпімділік деформациясына жауап қайтаратын  Оа  учаскесінен кейін үлкен деформациялар вс  учаскелері қайталады, олар тұрақты қуат кезінде дамиды. Механикалық қуат әсерінен полимерлі шыныларда үлкен қайтымды деформациялардың пайда болу құбылысы мәжбүр икемділік деп аталады. Бұл құбылыс шыны тәрізді полимерге үлкен механикалық қуат әсерінен кейін оның макромолекулаларының белгілі қозғалысқа ие болуымен түсіндіріледі. Шынылану температурасынан төмен температурада мәжбүр икемділік деформациясы қайтымсыз, ал шынылану температурасынан жоғары температурада үлгі өзінің формасы мен көлемін қалпына келтіреді. Олай болса Т_х жоғары температурада мәжбүр икемділік дамитын температура. Оның нәтижесінде аз деформациямен жүргізілетін сынғыш бұзылу жоғары икемді бұзылуға көшеді. Олай болса шыны тәрізді политерлерді Т_х < Т < Т_g температурасы кезінде пайдалану керек, өйткені Т< Т_х кезінде үлкен емес деформациялар политердің бұзылуына әкеп соғады. Т_х – ті қисық тәуелділердің σ – Т, ε — Т сынығы байқалатын температура ретінде анықтайды.

Ориентация.bc учаскесін (сур.1) қарастырайық. Сегменттер қозғалғыштығының тууы мен ұлғаюы қуаттың өсуімен бірге полимердегі релаксация жылдамдығының өсуіне әкеп соғады. Қуат релаксациясының жылдамдығы деформация жылдамдығымен теңескен кезде, деформация қисығында плато пайда болады. Плато биктігіне тең қуат мәжбүр икемділік шегі деп аталады. Қойылған қуаттың әрекетімен сегменттердің орын ауыстыруы бағытталған сипатқа ие, сондықтан нәтижесі болып макромолекулалардың ориентациясы болып табылады. Ориентацияның басталуымен үлгінің жұмыс бөлігінде оның аумағында барлық макромолекулалар ориентацияланған мойын пайда болады. Мойын пайда болған кезде релаксация жылдамдығы максималды және деформация қисығы басылатындай (аb) үлгідегі кернеу азаяды. Үлгіні әрі қарай созғанда макромолекулалардың ориентациялары жалғасады, нәтижесінде мойын бүкіл жұмыс аумағында таралады (bc). Ориентация аяғында керней қайтадан өсіп, беріктік шегіне жеткенде ол қирайды (cd).

Аморфты полимерлерде ориентация тізбестік молекулалардың домалақ айналдырылған қарапайым қайта топтастыруына негізделеді. Кристалды полимерлерде ориентация құбылысы күрделірек: кристалиттер қайта ориентацияланады немесе қайта топталады, одан басқа қойылған қуаттың әсерімен бағыталған кристаллизация пайда болуы мүмкін. Ориентация полимердің физикалық сипаттамаларына тез әсер етеді. Орентирленген полимерлердің сипаттамалары әр түрлі бағыттар үшін елеулі түрде ерекшеленеді, яғни полимерлер анизатропты бола бастайды. Ориентацияның көмегімен сынғыш үлгілерді пластикалық түрге өзгертуге болады, 2 кестеде көрсетілгендей капронды және лавсанды талшықтардың беріктігі сондай политерден жасалған поланка мен пластиктің беріктігінен бір шама жоғары. Беріктік зегеніміз механикалық қуаттың әсерінен болатын бұзылысқа материалдың қарсы тұру қасиеті. Берікті сандық түрде беріктіктің шегі ретінде бағаланады,  политерлер үшін ұзақ уақыттылық тұрақты қуат кезіндегі үлгінің тиелуінен бұзылуына дейінгі уақытқа тең. Көптеген материалдар үшін ұзақ уақыттықтың қуатқа және температураға тәуелділігі Журков теңдеуімен көрсетіледі:

,

мұндағы  —  материалдық беріктік қасиетін анықтайтын параметрлер.

шамасы бұзылатын материалдық химиялық байланыс энергиясына жақын.

шамасы қатты денелердегі атомдардың жылулық тербеліс периодына жақын.

— полимерлердің индивидуалды ерекшеліктеріне тәуелсіз.

параметрі – екі жақты физикалық мәнге ие. Бір жағынан активационды  көлем ретінде, яғни байланыс үзілісінің бірлік актісі жүретін көлем ретінде анықталады, екінші жағынан құрылымдық – дефектік облыстарда дамитын қайта қуаттану шамасымен анықталады. Журков теңдеуі полимер бұзылуының термофлуктуационды механизмін көрсетеді.

Роль напряжения согласно этому механизму сводится к предварительному ослаблению химических связей вследствие некоторого смещения соединяемых ими атомов.

Жылулық флуктуация (шаманың өзінің орташа мәнінен кездейсоқ ауытқуы), яғни энергияның өздігінен концентрациялануы деформацияланған химиялық байланысты үзеді, ал механикалық қуат оның қайтадан болуына кедергі келтіреді. Полимерлер үшін термофлуктационды бұзылу релаксационды процестердің ағымымен жүреді, сондықтан нақты молекулалық бұзылу механизмдері сегменттің қозғалыс деңгейімен байланысты ерекше ерекшеліктерге ие болуы мүмкін. Бұл жерде сынғыш, сынғыш емес бұзылу және полимерді жоғары икемді күйдегі бұзылуын бөліп қарайды.

 

Ұсынылатын әдебиеттер:[1-6]

СӨЖ бақылау сұрақтары:

1. Ұзақ әрекет кезіндегі механикалық сипаттамалар.
2. Механикалық бұзылуымен байланысты сипаттамалар.

 

Тақырып 9. Полимер ерітінділері. Полимер ерітнділерінің теориясы (2 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Полимер ерітнділерінің қасиеттері. Термодинамика.
2. Полимер ерітнділерінің үстіндегі будың қысымы. Рауль заңы.
3. Осмос. Осмотикалық қысым.
4. Араластырудың энтальпиясы. Араластырудың энтропиясы. Флори температурасы.

 

Полимер ерітнділерінің қасиеттеріні ерекшеліктері.  Төменмолекулалы сұйықтықтағы ЖМҚ-ң ерітнділері маңызды, өйткені:

1. Ерітнді қасиеттерін зерттеу полимердің негізгі молекулалық сипаттамаларын анықтауға мүмкіндік береді;
2. Ерітіндінің қасиеттерімен полимерлердің макромолекулаларының пайда болу реакциясының заңдылықтары анықталады.
3. Полимер ерітіндісінің қасиеттері мен технологиялық сипаттамалары арасындағы, тәуелділікті білу қажет, өйткені кейбір полимерлерді өнімге өңдеу ерітнділер арқылы жасалады.
4. Көптеген полимерлер өзінің комбинациясыз молекулалы заттарды қолданады, мысалға, ластифицирленген полимерлер.
5. Полимер жүйелерінің қасиеттерінің негізінде – аз молекулалы сұйықтықтың еріткіштерге тұрақтылығын болжауға болады.

Полимер ерітінділерінің қасиеттерінің ерекшеліктері макромолекулалардың құрылу ерекшелігімен байланысты:

1. Полимерлердің ерітінделір аз молекулалы заттардың негізінде коллоидты жүйемен формальді ұқсастыққа ие. Төменмолекулалы сұйықтықтағы жалпы формалды нышаны көлемі бойынша үлкен бөлшектердің болуы; аз молекулалы қосылыс негізінде полимер ертіндісі жағдайында макромолекулалар және оларға көлемі бойынша жақын коллоидты жүйе жағдайындағы дисперсионды заттың бөлшегі (эмульсияның, суспензияның) .

Бұл формальды ұқсастыққа қарамастан, нағыз полимерлердің ерітінділері және коллоидты жүйесі принципиалды айырмашылықтың қатарына ие. Олардың санына мыналарды жатқызады: полимер ерітнділерінің термодинамикалық тұрақтылығы; полимер ертінділерінің бірфазалығы және коллоидты жүйенің екі фазалығы; полимер ерітінділерінің агрегаттық тұрақтылығы және коллоидты жүйенің агрегаттық тұрақсыздығы; полимер ертінділерінің қасиеттерінің қайтымдылығы және коллоидты   жүйе жағдайындағы қасиеттердің қайтымсыздығы. Полимерлермен нағыз ерітінділерді жасау негізінде коллоидты жүйенің алыну мүмкіндігін жоя алмайды. Бұндай жүйелердің ұқсас нысаны болып каучук тасушы өсімдіктердің шырыны (гивея шырыны- латекс деп аталатын, ақуыз қосындылармен тұрақтандырылған судағы табиғи каучуктың дисперсиясы), сонымен қатар өндірісчте алынатын синтетикалық полимерлердің латексы (полибутадиенді каучуктер, полистирол, поливинилхлорид т.б.) болып табылады.

2.Полимерлердің ертінділері сұйытылған кездің өзінде үлкен тұтқырлыққа ие, мысалға 1%-ды концентрация кезінде. Бұл ерекшелік тек полимер ертінділеріне ғана тән және олардың молекулаларының ұзын тізбекті құрылымымен белгіленген.

3.Полимер ертіндісін жасау процесі алдында ісіну процесі жүреді – аз молекулалы сұйықтықты полимермен біржақты сіңіру. Полимердің аз молекулалы сұйықтық пен байланысы кезінде оның жоғары қозғалысты молекулалары тез арада полимер фазасына кіре бастайды,  сол уақытта үлкен макромолекулалар сондай жылдамдықпен орнын алдында жоғары молекулалы қосылыстар ісінеді. Ісіну бұл – сорбция құбылысы, полимердің көлемінің үлкеюінен жүретін аз молекулалы заттарды сіңіру. Ісінуді біржақты араласу ретінде қарастыруға болады, бұл кезде политер ерткіш ролінде болады, ал ол ісінетін затта – еріген заттық ролінде болады. Ісіну шектелген және шектелмеген болады.

Шектелмеген ісіну – бұл өздігінен еруге көшетін ісіну. Еріткіштің молекулаларының полимер массасына кіру шамасына қарай әне оның көлеміні ісінуіне қарай макромолекулалардың бір-бірінен алшақтауы жүреді және олар біртіндеп еріткіш көлемін диффудирлей бастайды: аса сұйытылған ерітндінің қабаты пайда болады. Біртіндеп қарай концентрациясы түзеледі және нағыз полимер ерінтідісінің бірфазалы гомогенді жүйесі болады.

Шектелген ісіну – политердің және еріткіштің полимермен еріткішті сіңіру стадиясымен шектелген араласу процесі, өзіндік еру жүрмейді, өйткені тізбектер бір бірінен толығымен ажырай алмайды. Шектелген ісіну кезінде қатар екі фаза пайда болады: ісінген полимер және таза еріткіш. Бұл фазалар бөлім үстімен бөлінген және тепетеңдік жағдайында болады.

Шектелген түрде сызықтық та, тор көзді полимер де ісіне алады. Сызықтық полимерлер белгілі жағдайды шектелген түрде ісіне алады, бірақ бұл жағдайлардың өгерісі кезінде шектелген ісіну шектелмегенге көшіп кетуі мүмкін. Осылай желатиннің табиғи полимері қарапайым температураға суда шекті түрде ериді, ал 35 ⁰С жоғары қыздырған кезде шектелмеген түрде, және бұл процесс қайтымды.

Полимерде химиялық байланыстың кеңістіктік торы кезінде нағыз ерітіндінің бұл байланыстарды бұзусыз жасау мүмкін емес: мұндай полимерлер тек шекті түрде ісіне алады.

Полимерлердің шектелген ісінуге қабілеттілігін ісіну деңгейімен бағалайды, ол полимермен сіңірілген сұйықтық көлемінің масса бірлігіне немесе полимер көлеміне қатынасын көрсетеді:

немесе ,

мұндағы m₀ және V₀ – алғашқы полимердің массасы мен көлемі; m және V— полимердің тепе-теңдік жағдайына кейінгі ісінген көлем және масса.

 

 

 

 

 

 

Сурет 1 — Екі әр түрлі полимерлердің шекті ісінуі

Практикада ісіну деңгейінің теңдестірілгенін пайдаланған қолайлы. 1-суретте көрсетілгендей полимер -1 тез ісінгенімен полимер 2-ге қарағанда ісінудің теңдестік деңгейінің аз шамасымен сипатталады.

Полимер ерітінділерінің термодинамикасы.«Полимер — еріткіш» жүйесіндегі тепе-теңдік Гиббс фаза тәртібімен анықталады.

               С=К-f+1                        (Р=const).

           Екі компонентті бірфазалы жүйе (полимер ерітіндісі) екі бос деңгейге ие (полимер температурасы және концентрациясы).

Фазалық тепе-теңдіктің «сұйықтық — сұйықтық» жүйесіндегі ұқсас диаграммасы (аморфты полимер — еріткіш).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 2- Күй диаграммасы : а- жоғарғы критикалық еру температурасы сұйықтық-сұйықтық; τ – төменгі критикалық еру температуралы сұйықтық-сұйықтық; в- ацетилцеллюлоза- хлорофор жүйесі

Әр түрлі құрамды екі фазаға бірфазалы ерітіндінің қабатталуы жүретін температура фазалық бөліну температурасы деп аталады.  Бір және екі фазалы жүйеге жауап беретін қисық сызық құрам облыстарын бөледі және фазалық бөліну температурасының мәндерінің жиынтығы болады. Бұл парабола формасына жақын қисықты бинодаль деп атайды.

Бинодаль ішінде жатқан кез келген нүкте «сұйықтық — сұйықтық» екі фазалы жүйесіне жауапты. Осымен әрбір сұйық фазаның құрамы А және Б немесе  А’ – Б’ нүктелерінің координаталарымен анықталады. Бинодальдан тыс жатқан нүктелер бірфазалы ерітінділерге жауапты. Ерітінділердің құрамы нүктелердің координаталарымен анықталады.

 

 

Сурет 3- Аморфты  полимер –еріткіш жүйесінің қабатталуының мүмкін жағдайлары (φ₂  – ерітіндіге полимердің массалық үлесі)

а- НКТР-ден жоғары ВКТР тұйық контуры, б- НКТР ВКТР –дан жоғары жатыр, в- сынақтық температура байқалмайды.

 

Екі фаза құрамын түзету қыздыру кезінде де, суыту кезде де жүруі мүмкін, сондықтан жүйелер ВКТР немесе НКТР болуы мүмкін.

«Полимер — еріткіш» жүйесі бір уақытта ВКТР және НКТР-ге ие болуы мүмкін. ВКТР мәні және НКТР молекулалық массаға тәуелді. Полимер қатарының гомологтерінің өсуімен ВКТР өседі, ал НКТР – төмендейді, яғни гомогенді күйдің сондай облысы қысқарады. Бұл ВМС –тің өзінің төмен молекулалы аналогтарына қарағанда жаман еритінің көрсетеді.

Кез келген термодинамикалық жүйе сияқты полимер ерітіндісі термодинамикалық параметрлермен сипатталады. Еріту процессі үшін ерітіндінің сәйкес термодинамикалық функциялары мен алғашқы компоненттердің еруге дейінгі функцияларының суммасы арасындағы айырмашылық ретінде анықталады. Компоненттердің өзара араласу мүмкіндігі еркін энергияның өзгеруімен анықталады. Ерітінді компоненттердің еркін энергиясының суммасына қарағанда аз еркін энергияға ие болуы тиіс.

мұндағы  — і компонентінің бір молінің еркін энергиясы

—  моль мөлшері

Бұл шамалар арасынадғы айырмашылықты араласудың еркін энергиясы ΔG_cm деп атайды.

          Өздігінен еру кезінде әрдайым ΔG_cm < 0 болады. Араласу процесінің бағыттылығын араласудың парциалды мольдік еркін энергиясының әрбір і компонентінің өзгеруімен талдауға болады,  берілген концентрацияға і компонентінің шексіз аз санын қосу кезінде тұрақты қысым, температура және қалқан компоненттердің моль саны кезіндегі ерітіндінің еркін энергиясының қосымша өсуіне тең.

         μ_i шамасын химиялық потенциалдеп аталады.

Өздігінен еру кезінде химиялық потенциалдың төмен жүруі тиіс

— еруге дейінгі химиялық потенциал. Қосылған і компонентінің 1 моліне жіберілген басқа термодинамикалық функцияларының шексіз аз өсуін парциалды молярлы параметрлер деп атайды.

Парциалды молярлы шамалар үшін барлық термодинамикалық мәлім күйлер әділ

           Еру өздігінен жүреді, егер алғашқы компоненттер арасында ұқсастық болса. Бұл ұқсастықтың критериясы теңсіздік болып табылады:

;

Бұл айырмашылықтардың абсолютті мәні жоғары болған сайын, компоненттер арасындағы термодинамикалық ұқсастық та жоғарылайды, яғни олардың өзара қатынастары күшітрек. Еріткіштің сапасын бағалау үшін ΔG_cm  және   білу қажет, олар ерітінді үстіндегі еріткіш буының қысымын өлшеу арқылы немесе осмотикалық қысым арқылы анықталады.

Полимер ерітінділерінің үстіндегі будың қысымы         Идеалды деп мольдік жылулық эффект  және  араласудың идеалды энтропиясымен жүретін ерітіндіні атайды:

 — араласу кезінде i компонентінің парциалды молярлы энтропиясының өзгерісі;    — қоспадағы компонеттің молдік үлесі.

         егер і компонентінің ерітінді үсітндегі буы идеалды газ заңына бағынатын болса, онда бұл компоненттің химиялық потенциалы мынаған тең:

— стандартты күйдегі і компонентінің химиялық потенциалы.

— ерітінді үстіндегі і компонент буының парциалды қысымы.

Сол жағдайлардағы таза компоненттің химиялық потенциалы мынаған тең:

— таза і компонентінің үстіндегі бу қысымы.

Таза компоненттен оның ерітіндісіне көшу кезіндегі химиялық потенциалдың өзгерісі:

Бұдан                                   —  Раул заңы

Рауль заңы идеалды ерітінділерге әділ, яғни химилық құрылымы және заттың молекулаларының көлемінің ұқсас араластыру арқылы алынған ерітінді. Нақты ерітінділер үшін Рауль заңы орындалмайды.

Рауль заңынан  болғанда оң ауытқулар болады, және  болғанда теріс ауытқулар болады. Идеалдылықтан теріс ауытқулар ерітіндідегі компоненттердің өзара қатынастарының жақсы екенін көрсетеді, сондықтан молекулалардың парға көшуі қиындатылған.

Оң ауытқулар ерітіндідегі компоненттер арасындағы өзара қатынастың әлсіз екенін көрсетеді, сондықтан еріткіш молекулалар бу фазасына көшуге үлкен көлемде ұмтылады, ол Р_і — өсуіне әкеп соғады.

Полимер ерітінділерінің үстінде өлшенетін парциалды бу қысымы тек еріткіш буының қысымы болады. Полимер ерітінділеріне идеалдылықтан шұғыл теріс аутықу тән.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)                                                                             б)

Сурет 4- Рауль заңынан оң (а) және теріс (б) ауытқулар

 

Термодинамикалық тұрақты ерітінділер   болғандықтан, онда Δμ_і <0, яғни таза күйден ерітіндіге әрбір компоненттің химиялық потенциалы аз.

  Полимер ерітінділерінің осмотикалық қысымы.. Егер ерітінді мен еріткішті тек еріткіш молекулалары араласатын жартылай өткізгіш бөлгішпен бөліп тастасақ, онда еріткіштің химиялық потенциалының теңсіздігінің нәтижесінде бөлгіштің екі жағында оның молекулалары ерітіндіге көше бастайды, оның бөлгішке гидростатикалық қысымын көтереді. Жартылай өткізгішпен бөлінген еріткіштің ерітіндіге өздігімен көшуі осмос деп аталады. Таза еріткішпен тепе-теңдік жағдайына келітретін ертіндіге жасалатын және одан жартылай өткізгішпен бөлінген қысым осмотикалық қысым деп аталады.

Р және Р₀ – ерітінді немесе еріткіш жағынан тепе теңдік жағдайында бөлгішке қысым.         Осмотикалыққысым – бұл еріткіштің ерітіндідегі химиялық потенциалы таза еріткіштің химиялық потенциалына тең болуы үшін ерітіндідегі жасалатын қосымша қысым. Дифференциалды түрде:

мұндағы  — i компонентінің парциалді молярлі көлемі (ерітіндінің).

Қысылмайтын ерітінді үшін  , онда интегралдаудан кейін:

         Осмотикалық жоғары болған сайын, Δμ_і  және компоненттер арасындағы термодинамикалық ұқсастық жоғары болады, берілген зат үшін еріткіш жақсырақ болып келеді.

Полимерлерді еріту кезіндегі термодинамикалық параметрлердің өзгеруі     Полимер ерітіндісі үстіндегі будың қысымын немесе қысымын біле отырып еріткіш үшін Δμ₁ есептеуге болады. Басқа компонент үшін Δμ₂ –ні Гиббс-Дюгем теңдеуі арқылы Δμ₁ шамасын біле отырып есептейді:

,                                                    Мұндағы х₁ және х₂ ерітіндідегі полимер және еріткіштің мольдік үлесі. Есептеу үшін әрбір 1 г компонентке жіберілген салыстырмалы химиялық потенциалын пайдаланған ыңғайлы. Белгілі ∆µ₁^уд  және  ∆µ₂^уд  мәндері бойынша ерітіндінің 1г-на жіберілген араласудың орташа еркін энергиясын есептейді:

 

мұндағы ω₁ және  ω₂ – ерітіндідегі еріткіш пен полимердің массалық үлесі.

Полимер ерітіндісін жасау кезіндегі мольдік еркін энергияның өзгерісін мына теңдеу арқылы анықтайды:

.

Егер еркін энергия төмендейтін болса, еру өздігінен жүреді, яғни ∆G_см<0. Бұл кестеде көрсетілген жағдайларда мүмкін болады.

 

Кесте 1 Полимерді еріту кезіндегі термодинамикалық параметрлердің өзгерісі

Кестеде көрсетілгендей ерітудің энтальпиясы мен энтропиясының өзгерісі әр түрлі жолмен жүруі мүмкін және жоғарылайды, төмендейді, бірақ өздігінен ерітіндінің жасалу критериясы ∆G_ар<0 теңсіздігі болып табылады. Мысалға, атермиялық еру кезінде (∆H=0). Бұл процесс энтропияның өзгерісімен анықталады, бірақ  ∆S≠−Rlnx₁болады (олай болмаса бұл идеалды ерітінді болушы еді).

Еру кезіндегі энтальпия молекулааралық өзара қатынастың бөліген полимердің және еріткіштің олардың гомогенді қоспасына көшуі кезінде болатын өзгеріс салдарынан өзгереді. Энтальпия немесе араласу жылуы мына теңдеумен анықталады

мұндағы, H_ер – ерітіндінің энтальпиясы; ∑H_i-компоненттер энтальпиясының суммасы.

Араласудың энтальпиясы ерудің интегралды жылуына тең, яғни тұрақты қысым мен температура кезіндегі басқа анықталған санның бір компонентті еріту жылуына тең. Ерудің интегралды жылуын еріген заттың немесе ерітіндінің бір массалық бірлігіне жатқызады. Егер еріту кезінде жылу бөлінсе, онда еру экзотермиялық болып табылады, жүйенің энтальпиясы төмендейді және ∆H<0 болады. Егер еру кезінде жылу сіңірілсе, онда ол эндотермиялық болып табылады, жүйенің энтальпиясы жоғарылайды және ∆H>0 болады.

Ерітіндідегі әрбір компонент парциалды Ηі энтальпиямен сипатталады, ол берілген концентрациядағы і компонентінің аз санын қосу және тұрақты қысым, температура және басқа компоненттердің моль санының тұрақты кезіндегі ерітінді энтальпиясының өсімшесіне тең:

Парциалды энтальпия мен 1 моль таза і компонентінің энтальпиясы арасындағы айырмашылықты (∆H_i°) араласудың парциалды энтальпиясы ∆H_і=Η_і−Η_і° деп атайды, ерудің дифференциалды жылуы:

Полимер ерітіндісін жасау кезіндегі араласудың энтальпиясын араласудың еркін энергиясының температуралық тәуелділігін біле отырып Гиббс-Гельмгольц теңдеуімен есептеуге болады:

,

Ол парциалды шамаларға әділ:

Есептеу үшін бірнеше температурадағы ∆G немесе ∆µ- ді өлшеу қажет.

Аз молекулалы заттарды араластыру кезіндегідей полимердің ерітіндісін жасау кезіндегі энтропияның өзгерісі молекулалардың өзара орналасу өзгерісін көрсетеді, яғни жүйенің геометриясын. Ерітінді энтропиясы мен компонент энтропиясының суммасы арасындағы айырмашылықты араласу энтропиясы деп атайды:

Және де Гиббс екі идеалды газдарды араластырғанда энтропия өсетінің көрсетті, 1 моль ерітінді үшін:

мұндағы, n₁ және n₂  — араласатын компоненттердің моль саны.

Егер араласатын компоненттердің молекула көлемі мен формасы бірдей болса бұл теңдеу әділ. Егер де еритін компоненттің молекуласының формасын қатты цилиндрлі стержень ретінде алсақ, онда теңдеу мынадай түрде болады:

мұндағы, φ₁ және φ₂  — сәйкес полимер мен еріткіштің көлемдік үлесі. Есептелген  ∆S_ар  араласудың идеалды энтропиясы деп атайды.

Бірақ ∆S_ар анықталатын араласу энтропиясы полимер ерітіндісін жасау кезінде теңдеу арқылы анықталған мәннен көп немесе аз болады. Бұның себебі алғашқы заттың араласу кезінде молекулаларының тәртіппен немесе тәртіпсіз орналасуында. Жалпы энтропия екі құрамадан тұрады: комбинаториалды және комбинаториалды емес:

.                                                              Комбинаториалды энтропия алғашқы заттың молекулаларының орнын ауыстыруымен ғана белгіленген: ерітіндіде жекелеген индивидуалды заттарға қарағанда, молекулалардың орналасу әдісінің саны көп, сондықтан S_комб әрдайым оң мәнді, яғни ∆S_комб>0.

Ерітінді компоненттерінің өзара қатынастарының нәтижесінде ерітінді алғашқы компоненттерге қарағанда аса реттелген болуы мүмкін. Бұл мүмкін орын ауыстыру саны мен энтропияның төмендеуіне әкеп соғады. Жалпы араласу энтропиясының үлесі комбинаториалды емес S_некомб  деп аталады, ол теріс немесе оң болуы мүмкін.

Жоғары полярлы қатты тізбекті полимерлердің полярлы ерітінділерінде еруінің сольватты бұлттарда ақырғы молекулаларының қозғалғыштығы шектелген, мүмкін орынауыстыру саны төмендейді, комбинаториалды емес энтропия төмендейді, ол араласудың жалпы энтропиясының төмендеуіне әкеп соғуы мүмкін.

Полимер ерітінділерінің теориясы. Полимердің сұйытылған ерітінділерінің термодинамикалық теориясы тұрақты ерітіндінің торлы моделі негізінде  Флори және Хаггинспен жасалған.  Идеалдыдағындай тұрақты ерітіндіде молекулалардың таралуы ретсіз, бірақ оның жасалуының жылулық эффектісі идеалдыға қарағанда нольге тең емес. Тордың әрбір ұяшығы еріткіш молекуласымен немесе макромолекуланың кесіндісімен (сегментімен) толтырыла алады.

Компоненттердің өздігінен араласуы еркін энергия жүйесінің төмендеуі кезінде мүмкін ∆G=∆Η−T∆S<0. Жоғарымолекулалы қосылыстардың ерітіндісінің энтальпиясына ұқсас есептеледі. Белгілі жорамалдарда еру энтальпиясын молекулааралық өзара қатынастың өзгерісіне тең деп есептеуге болады, ол өзара алмасу энергиясы деп аталады. Егер А затының мол көлемінде (компонент 1) В затының 1 молі (компонент 2) ерісе, онда

мұндағы z — әр түрлі молекулалар арасындағы қатынас саны; е₁₁,е₂₂, е₁₂ – санды түрде 1 моль қос А-А, В-В, А-В ажырату үшін энергияға тең әр түрлі молекулалар және бірдей молекулалар арасындағы бір қатынастың энергиясы.  z шамасы есептелінбейді, өйткені 1 молекуланың немесе звеноның айналасымен қатынас санына тең ν координационды санына тәуелді. Сондықтан өзара әрекет коэффициенті деп аталатын χ жартылай эмпирикалық энергетикалық параметр енгізіледі:

χ параметрі жылу энергиясына жіберілген еріткіштің 1 молекуласының өзара әрекеттесу энергиясын сипаттайды. Полимер ерітіндісінің торлы моделінен мына теңдеу шығады:

,

мұндағы, n₁— еріткіш молекулаларының саны; φ₂ – полимердің жалпы үлесті ұстауы.

Азполярлы заттар үшін араласуды жылу эффектісі буланудың немесе сублимацияның –L₁ және L₂ мольдік жылуымен байланысты. Бұл заңды немесе   L₁ –е₁₁ және L₂ –е₂₂ . бұндай жүйелер үшін:

алынған.

 

мұндағы, V₁ және V₂ -компоненттердің  парциалды мольдік көлемі. қатынасы когезия энергиясының тығыздығы деп аталады, ал бұл қатынасты квадратты түбірі —ерігіштік параметрі деп аталады.

Полимерлердің ерігіштік параметрі жанама түрде анықталады, өйткені макромолекулалары ұшуға қабілетсіз. Әдетте әр түрлі еріткіштердегі ығыстырылған полимердің ісінуін зерттейді. Полимер ерігіштігінің параметрінің шамасы орнына полимердің ісіну деңгейі максималды полимердің ерігіштік параметрінің мәнін алады. Бұл параметрдің құндылығы полимер үшін еріткіштердің мүмкін санын анықтауға көмектесетін жалғыз сандық сипаттамасы болып табылады. Еріткіш және полимер ерігіштік параметрі шамасы бойынша жақындаған сайын, ерітінді жасау мүмкіндігі жоғары.

Ерудің жылулық эффектісі өзара алмасудың энергия белгісі және шамасымен анықталады. Азполярлы заттар үшін:

сондықтан бұндай заттардың араласуы атермиялық (∆H=0) немесе эндотермиялық (∆H>0).

Полярлы заттардың еруі экзотермиялық процесс болып табылады (∆H<0). Бұл жағдайда А және В заттары арасында әлсіз донорлы-акцепторлы байланыс туады, мысалға сутектік, оның нәтижесінде

Ерітінді энтропиясы, тіпті идеалды жүйелерде аддитивті шама болып табылмайды. Қарсы жағдайда ерудің эндотермиялық процесі мүмкін емес болушы еді, ∆G>0 үшін. Кесте мәліметтері кері жағдайды куәландырады. Олай болса, заттың еру кезінде жүйенің энтропиясы жоғарылайды.

Кесте  2 . Полимерлер еруінің жылуы

 

 

Энтропияның аддитивты мәннен жоғары өсімшесі конфигурациялы немесе комбинаториалды араласу энтропиясы деп аталады және S_к  ретінде белгіленеді. Ерітінділерде әр түрлі молекулалардың энергетикалық эквиваленттік ауыстырулары іске асырылғанмен түсіндіріледі. Бұл Л. Больцман формуласына сәйкес S=k 1п W энтропияның өсуіне және жүйенің термодинамикалық ықтималдықтың W өсуіне әкеледі. Қарапайым торлы модель негізіндегі есептеулер төмен молекулалы қосылыстардың идеалды қоспасының конфигурациялы энтропиясы үшін келесі түрге әкеледі:

,

мұндағы n_1,n₂ – араласатын компоненттердің моль саны 1 и 2; N₁ и N₂ –олардың молярлы молярные үлесі; k— Больцман тұрақтысы.

Жоғарымолекулалы қосылыстардың ерітінділерінің конфигурациялы энтропиясы бірінші рет Флори және Хаггинс алған:

Теңдеулерді салыстырғанда мына қорытындыға келеміз, жоғары молекулалық қосылыс ерітінділерінің энтропиясы төменгі молекулалық косылыстардың ерітінділерінен біршама жоғары болады, себебі n₂  аз молекула сандарында полимердің көлемдік бөлігі φ₂  аса мәнді болуы мүмкін. Жоғары молекулалық қосылыстарда физикалық жағынан қарағанда ΔS_к  үлкен мәндері макромолекулалардың ерітіндіге өткен кезде өзінін өзі диффузия немесе сегменттердің макробраундық қозғалысы пайда болуымен түсіндіріледі. Бұл конформацияның өздігінен ауысуға мүкіндік туғызады, демек макромлекуланың энтропиялық үлестің өсуіне әкеледі. Аномальды жоғары молекулалық ерітінді қосылыстарының  ∆S_k үлкен мәндері, идеалдықтан ауытқуына себепші болады.

Ерудің энтальпия және энтропия мәндерінен ∆H және ∆S еркін еру ерітіндісін дG/дn₁ = дμ₁  ерітіндінің химиялық потенциалдар мәндерінен табуға болады. Сонғысы әсіресе мәнді, себебі Δμ₁  ерітіндінің экспериментальды өлшеуші мәндерімен байланысты. Термодинамикалық функцияларды жүйенің параметрлермен және қасиеттерімен тепе-теңдік күйде байланыста болатын теңдеуді күй теңдеуі деп атайды. Жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділеріне осмотикалық қысымы бар күй теңдеуі ерекше мәнді болады, себебі бұл теңдеуді оңай экспериментальды тексеріске ұшыратуға мүмкін. Күй теңдеуі осмотикалық қысымға арналған  термодинамикалық мәндерден табуға болады. Женелдетулердің арқасында, соңғы теңдеу мына түрде болады:

,

мұндағы                                           ;

с — ерітінді  концентрациясы; π/с — осмотиқалым қысым. ρ₁ и ρ₂ — ерітіндінің және полимердің тығыздығы; М₁ и М₂ — олардың молекулалық  массасы.  А₂ параметрі екінші вириалды коэффициенті деп аталады. Бұл параметр полимерлер ерітінділерінің термодинамикалық мінездемелерінің негізгі параметрі болып табылады. Себебі  өзара әсерлесу параметрмен χ байланысты болады. А² және χ экспериментальды мәндері осмотикалық қысымның концентрацияға байланысты сызықтық тәуелділікпен анықталады.

Полимерлерге  ерітінділердің термодинамикалық ұқсастығы келесі жағдайда сипатталады:

А₂=О, χ =1/2— идеальдый ерітінді,

А₂>О, χ <1/2— жақсы ерітінді,

А₂<О, χ >1/2 — жаман ерітінді.

χ  азаюымен ерітіндінің термодинамикалық қасиеттері өседі,  өте жақсы ерітінділер үшін  χ  параметрі теріс болуы, ал жаман ерітінділер үшін бірден асуы мүмкін.

Идеалды еріткіш — молекулааралық шумақтары невозмущенные өлшемдерге ие болатын   Θ-ерітінділер. П.Флори бойынша Θ -температурада ΔG=O болғанда,

Θ -температурада π=сRТ, яғни теңдей осмотикалық қысымда идеалды ерңтңндңлерде пайдаланылады.

Флори-Хаггинс теориясы көміртектегі натуралды каучуктың ерітінді жұмыстарында толық дәлелденген. Бензолда натуралды каучуктың еруі идеалдыдан анағұрлым үлкен екені анықталды. Теорияға сәйкес  қарым- қатынас параметрі χ натуралды каучук үшін полярлы емес ерітінділерде концентрацияға байланысты емес. Флори-Хаггинс теорияның құндылығы жоғары молекулалық қосылыстардың табиғатын және энтропиялық факторды түсіндіреді

 

Ұсынылатын әдебиеттер: [1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1.Полимерлерде сұйықты, буларды және газдарды тасымалдау.

2. Полимерде булардың және газдардың еруі. Растворимость газов и паров в полимерах.

 

     Тақырып 10. Полимер ерітіндінің тұтқырлығы (2 сағат)

Дәріс  жоспары:

1. Қатыстық, салыстырмалы, келтірілген, сипаттамалық тұтқырлық .
2. Келтірілген полимер ерітінді тұтқырлығының оның концентрациясына тәуелділігі.

 

Тұрақты температурада полимер ерітіндісінің тұтқырлығы ең бастысы химиялық табиғатына, орташа молекулалық салмағына және полимердің концентрациясына тәуелді болады. Полимер ерітінділеріне жоғары тұтқырлық тән. Тұтқырлық дегеніміз сұйықтықтың ағымға қарсы тұру қасиеті, яғни ішкі үйкеліс. Сұйықтықтың ламинарлы ағымын сипаттайтын негізгі заң Ньютон заңы болып табылады:

мұндағы F — сұйықтық қабаттарының үйкеліс күші; S — жанасатын қабаттардың ауданы; dv/dx — ағым бағытына нормальды жылдамдық градиенты; η — тұтқырлық коэффициенті. Ламинарлы ағым кезінде сұйықтық қабаттары параллельді түрде орын ауыстырады, қабат қозғалысының жылдамдығы ағым шекарасынан (онда ол 0-ге тең) ортасына қарай жоғарылайды.

Тұтқырлық өлшем бірлігі 1 Па·с. Глицерин және судың 20⁰С-дағы тұтқырлығы сәйкесінше 10^-3 және 1,5 Па·с тең. Концентрацияланған полимер ерітінділерінің қоюлығы 10¹⁰-10¹² Па·с бола алады. Полимер ерітінділерінің жоғары тұтқырлығы макромолекула шумағының маңызды тиімді көлемімен және олардың ілінісуімен түсіндіріледі.

Сұйықтардың тұтқырлығын арнайы вискозиметр деп аталатын құралмен өлшейді. Ең қарапайым түтікті вискозиметрда түтік арқылы белгілі бір сұйықтық көлемінің ағым уақытын өлшейді. Бұл әдіс Ньютон заңының жеке жағдайы болып табылатын, Пуазейл теңдеуіне негізделген:

,

мұндағы R және d —капиллярдың радиусы және ұзындығы; V — t уақытында түтікше арқылы өтетін сұйықтықтың көлемі;  Δр — түтікше ұштрындағы қысымның айырмашылығы.

Егер сұйықтық түтікше арқылы ауырлық күшінің әсерімен ағатын болса, онда оның тұтқырлығы η Пуазейл заңының салдары болып табылатын ара қатынас арқылы есептеледі:

мұндағы t_o, t және ρ_o, ρ — сәйкесінше ағым уақыты және стандартты (тұтқырлық мәні белгілі η_o ) және зерттеліп отырған сұйықтықтың тығыздығы. Сұйытылған полимер ерітінділері үшін әдетте салыстырмалы тұтқырлық деп аталатын тұтқырлықты есептейді.

мұндағы η, t және η_o,t_o— сәйкесінше ерітіндінің және таза еріткіштің ағу тұтқырлығы мен уақыты (полимер ерітіндісінің және еріткіштің тығыздықтары әртүрлі болып алынған). η_сал  арқылы полимер ерітінділерінің салыстырмалы және келтірілген тұтқырлығы есептелінеді:

Келтірілген тұтқырлық – бұл полимер концентрациясының бірлігіне келетін салыстырмалы тұтқырлық. 14 суретте көрсетілгендей, келтірілген тұтқырлық сызықты түрде полимер ерітіндісінің концентрациясынатәуелді. Бұл тәуелділіктің экстрополяциясы нольге дейінгі концентрациясы полимердің [η] сипаттамалық тұтқырлығын анықтауға мүмкіндік береді[η]:                                    с→0

Әдетте бұл шаманың өлшемі дл/г (1 грамға декалитрлер), ол г/100 мл. көрсетілген ерітінді концентрациясына сәйкес келеді.

 

 

 

Сурет 1. Келтірілген тұтқырлықтың полимер ерітіндісінің концентрациясына тәуелділігі

Көбінесе [η] өлшемі молекулалық массаның визкометрикалық әдісімен анықтауда жиі қолданылады. Бұл жағдайда алдымен эмпирикалық түрмен алынған Марк-Хаувинк теңдеуі қолданылады:

мұндағы К — еріткіштің табиғатына, полимерге және температураға тәуелді тұрақты; а — ерітіндідегі молекулалардың конформациясымен анықталатын тұрақты (кесте).

 

Кесте 1.    Кейбір полимерлер үшін К және а тұрақтылары

 

а шамасы ерітіндідегі макромолекулалардың орамдалуының жуықталған сипаттаммалық шамасы ретінде қызмет ете алады. Қатты сфера тәрізді бөлшектер үшін ()глобулярлы ақуыздар а=0, Гаусстық орамдар үшін Θ-еріткішінде а=0,5( термодинамикалық жақсы еріткіштерде бұл өлшем 1,0-1,5-ге тең). Таяқша тәрізді қатты тізбекті полимерлер үшін а=1,8.

Полимер ерітіндінің келтірілген тұтқырлығының оның концентрациясына (1 сур.) тәуелділігі Хаггинс теңдеуімен сипатталады:

мұндағы К’ — полимердің еріткішпен өзара қатынасына тәуелді константа. (Хаггинс константасы). [η] шамасы және тура тәуелділік еріткіш және температура негізіне негізіне сезімтал. Еріткіштің сапасының төмендеуімен макромолекулалық орамдар қысылады, ол [η] төмендеуіне және Хаггинс константасының жоғарлауына әкеп соғады.

Жоғары молекулалы қосылыстарды ерітінділері үшін концентрацияланған және сұйытылған ерітінділерінің түсінігі төменгі  молекулалы қосылыс ерітінділерінен қатты ерекшеленеді. Жалпы жағдайда полимер ерітінділерінің қасиеттері концентрациясына, олардың молекулалық массасына және еріткіштің табиғатына байланысты болады.Соңғы екі факторы белгілі жағдайда [η] шамасымен еске алынады. Сондықтан концентрация облыстарын [η]с көбейтіндісі ретінде сипаттаған қолайлы. [η]с≤1 болғанда ерітінді сұйытылған деп саналады (с≈0,1-1%), макромолекулалар еріткішпен бөлінген және оларды арасындағы байланыс мәнсіз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 2  Түтікше арқылы полимер ерітіндісінің ағым жылдамдығының (1) және оның тұтқырлығының қысымға (2) тәуелділігі

 

[η]с≤10 болғанда ерітінді біркелкі концентрацияланған болып табылады, бұндай ерітінді үшін өзара арақатынас және өзара макромолекулалық шумақтардың енуі тән.

[η]с>10 болғанда ерітінді жоғары концентрацияланған болып табылады. Бұндай ерітіндідегі макромолекулалар соншалықты қатты жақындалған және түптелген, олар кеңістіктік флуктуациондық ілініс торын жасайды. Бұндай ерітіндінің ерекше қасиеті икемділік болып табылады, яғни қайтымды жоғары икемді деформацияның бар болуы.

Концентрацияланған ерітінділердің ағымы кезінде ерітінді құрылымы қирайды, полимер шумақтарының ағым бойынша деформациясы және ориентациясы жүреді. Қойылған қысымды немесе жалпы жағдайда жылжу кернеуі деп аталатын механикалық кернеуді жоғарлату нәтижесінде ерітінді тұтқырлығы төмендейді. Полимер ерітіндісінің құрылымының толық қирауына жауап беретін минималды тұтқырлық минималдық Ньютон қоюлығы деп аталады [η_мин]. Полимер ерітіндісінің минималды және максималды тұтқырлығының мәндерң бірмаша ерекшеленеді .

Полимердің молекулалық массасын анықтау. Полимердің молекуаллық массасының орташа сандық шамасы ерітінділердің коллигативті қасиеттері арқылы анықталады, яғни мәндері ерітіндідегі бөлшектер санына тәуелді қасиеттер. Оларға бу қысымы, криоскопиялық және эбуллископиялық константалар, осмотикалық қысым жатады. Бұл қасиеттердің барлығының мәндері молекулалық үлеске N₁ пропорционалды еріткіш белсенділігіне а₁ тәуелді:

мұндағы γ- белсенділік коэффициенті. Өз алдында

мұндағы n₁, n₂ – компоненттердің молекулалар (бөлшектер) саны; m₁ и m₂ – олардың массалары; М₁и М₂ – олардың молекулярлы массасы.

М₂ полимердің молекулалық массасы жоғары болғандықтан, m₂массасынының едәуір мәнінде ерітіндідегі n₂ макромолекулалар саны аз болады. Сондықтан еріткіштің бу қысымының өзгеруі, оның қату температурасын төмендетуі және қайнау температурасының жоғарлауы полимер ерітінділері үшін аса мәнді емес және олар төмен молекулалы полимерлердің М=10⁴ дейін молекулалық массасын өлшеуге ғана пайдаланылады. Полимер ерітінділерінің осмотикалық қысымы өлшеуге аса қолайлы шамаларға жетеді. Бұл әдіс 5∙10⁵>M>0 полимердің молекулалық массасын анықтауда табысты пайдаланылады.

Полимердің орташа молекулалық массасы жарықшашырату және ультрафигуралау әдісімен анықталады. Бұл әдістер күрделі аппараттарды пайдаланумен және көп еңбекті қажет ететін есептеулерді жүргізуді пайдаланумен байланысты. Ең қарапайым әдіс бұл жоғарыда айтылған визкометрикалық әдіс болып табылады, бірақ та бұл салыстырмалы әдіс, өйткені ол а және К коэффиценттерінің алдын-ала жоғарыда жазылған абсолютті әдіспен анықталуын қажет етеді. Визкометрикалық әдіспен орташақоюлық молекулақ массалары . Полидисперсиялық полимерлер үшін , монодисперсиялық үшін .

Кейінгі кезде молекулалық-массалық полимер таралуларын сипаттауда гель-енуші хроматография әдісі үлкен таралымға ие болды. Бұл әдісте полимер ерітіндісі басқа полимердің ісінген гелімен толтырылған, көбінесе бұл полистирол колонкалардан өткізіледі. Колонкалардан өту барысында зерттеліп отырған полимердің макромолекулалары гельдің порларына кіреді, нәтижесінде өту жылдамдығы молекулалық массаға тәуелді болады. Макромолекулаға ене алатын порлардың саны олардың молекулалық массасының өсуімен азаятындықтан, бірінші болып колонкалардан жоғарымолекулалақ фракциялар, кейін жүйелі түрде молекулалық массасы азаятын фракциялар шығады.

Ұсынылған әдебиеттер:[1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Полимер балқымаларының тұтқырлығы.
2.  Балқымалардың серпімділігі.

 

Тақырып  11. Оптикалық қасиеттар. Электрлік қасиеттер.  (2 сағат)

Дәріс жоспары:

1. Жарықты жұту, сындыру, шашырату, шағылыстыру .
2. Диэлектрикалық поляризация. Шекті электрлік сипаттамалар.

Сыну көрсеткіші және сыну көрсеткішінің салыстырмалы инкрементін аддитивті мольдік сипаттамалар көмегімен бағалауға болады. Бірақ жарықты жұту аддитивті шама емес, ол заттың ішкі  сипаттамасы. Басқа оптикалық қасиеттер, мысалға жарықты шағылдыру, сынуға да, жұтуға да тәуелді болады.

Жалпы жағдайда электромагнитті сәулелену арасындағы өзара қатынас үш сипаттамамен анықталады – салыстырмалы электр өткізгіштік σ, электрлік индуктивтілік ε (көбінесе бұл өлшемді электр тұрақтысы немесе абсолютті электрлік өтімділік деп атайды), магнит қабылдағыштығы μ (бұл өлшемді магнит тұрақтысы немесе абсолютті магнит өтімділігі деп атайды). Аталған сипаттамалар сыну көрсеткішімен және ортаның жарықты сіңіру деңгейімен байланысты.

Көп жағдайлар қатарында өткізетін немесе жұтатын (σ>0), және өткізбейтін (σ=0) орталар арасында шек қою пайдалы. Өткізбейтін орта жағдайында электромагнитті толқынның жылдамдығы (με)1/2 көбейтіндісіне кері пропорционал; сол сияқты дыбыс толқынының таралу жылдамдығы олардың қысылуының түбір квадратына пропорционал болады.

Барлық материалды денелер өзінің жылдамдық жиынтығына ие, олардың жүруі кезінде сәулелену кейбір берілген дененің ішкі тербелістерімен резонансталады. Бұндай сын жиілігі кезінде, егер де бұл денелер критикалық жиіліктен жоғары немесе төмен болғанда сәулеленуге өтімді болса да,  бұндай материалды денелер сәулені өте күшті жұтқыштарға айналады.

Ең маңызды оптикалық сипаттамалара мыналар жатады: сыну, жұту, шағылу және жарықты шащырату. Бірінші үш сипаттама берілген ортаның орташаланған оптикалық қасиетімен анықталады, шашырату орта ішіндегі оптикалық қасиеттің локальді флуктуациясымен анықталады.

Жалпы барлық орталар берілген жарықты аз көлемде өткізеді және аз көлемде шағылыстырады, бірақ практикалық мақсатта сипаттайтын, яғни сапалы түрде ерекшеленетін жағдайлар арасында шек қоюды жүргізуге мүмкіндік беретін түсініктер пайдаланылады. Қандай да бір материалдың жарықты өткізуі шағылу, жұту және жарықты шашыратумен анықталады. Егер жарықты жұтуды және шашыратуды елемейтін болса, онда бұндай материалдарды мөлдір немесе сәуле өткізетін деп атайды. Мөлдір емес материалдар үшін жарықты шашыратудың жоғары интенсивтілігіне байланысты сәуле өткізу нольге тең. Жалпы жарықты жұтпайтын және нольден кішкене жоғары интенсивтілігімен жарықты өткізетін, бірақ 90% аз, материалдарды жартылай мөлдір деп атауға болады.

Полимерлі материалдар жылтырлығы және бұлдырлықпен сипатталады. Жылтырлық – бұл беттің сыртқы көрінісімен байланысты қабілеттілігін көрсететін көрсеткіш. Бұлдырлық – бұл үлгі арқылы өтетін жарықтың (%) саны., бірақ шашырауға байланысты түсетін сәуленің бағытынан ауытқиды.

Орта арқылы l ұзындық жолымен өтетін жарық сәулесінің І интенсивтілігінің төмендеуі Ламберт-Бэр қатынасымен сипатталады:

Басқаша түрде бұл қатынас экстинкция коэффиценті арқылы жазылады, ол мына теңдеумен анықталадады:

Жұту көрсеткіші К толқын ұзындығының сипаттамалық функциясы. Көптеген полимерлер спектрдің көрінетін бөлігіне ерекше жұту қабілетіне ие емес, сондықтан олар түссіз болады.

Барлық полимерлер спектрдің инфрақызыл бөлігінде сипаттамалық сіңіру жолағына ие, сондықтан инфрақызыл сіңіру спектрін анықтау полимерлерді талдаудың ең маңызды әдістерінің бірі болып табылады. Кейбір инфрақызыл сіңіру жолақтары полимерлік тізбектің конформациясына байланысты өзгереді, сондықтан ИҚ-спектроскопия әдісі кристалдылық деңгейін анықтауға мүмкіндік береді. Поляризацияланған ИҚ сәулеленудің көмегімен жартылай кристалды полимердегі аморфты және кристалды бөліктерінің ориентациясын бөлек анықтауға болады.

Сыну көрсеткіші n вакуумдағы жарық жылдамдығының қарастырылып жатқан заттағы жарық жылдамдығына қатынасын көрсетеді. Кристалды полимердің орташа сыну көрсеткіші әрқашан осындай полимердің, бірақ аморфты күйдегісінен жоғары.

Жарықты шашырату ортаның оптикалық біркелкі еместігінен жасалады. Молекулалар жарықтың екінші деңгейлі көзі ретінде болады. Сіңіру болмаған жағдайда бұлдырлық жарық интенсивтілігінің l қалыңдықты ортадан өткенге дейін және өткеннен кейінгісімен байланысты және мына формуламен есептеледі:

I= I₀ exp (- τ l),     мұндағы τ —  бұлдырлық шамасы.

 

Ұсынылатын әдебиеттер:[1-6]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Статикалық электризация және өткізгіштік.

2. Шекті электрлік сипаттамалар.

 

Тақырып 12.  Магниттік  қасиеттер (2 сағат)

Магниттік қасиеттер. Диамагнетизм и парамагнетизм.

Дәріс жоспары

1. Құттықтау.

2.Өтіпкеткен дәрістің тақырыбы бойынша экспресс-сұрақ.

3. Слайдтарды көрсетіп негізгі материалды баяндау.

4. Ұғып алған материалдың көлемін анықтау мақсатымен өтіп кеткен материал туралы қысқаша сұрақ өткізу.

5. Тақырып бойынша СДЖ арналған тапсырма.

 

Магниттік қасиеттер.  Негізгі  анықтамалар.

Магниттелген өзекшенің екі полюсі болады: солтүстік және оңтүстік. Екі полюстің пайда болуы магнитті полярлану деп аталады. Магниттелген өзекшенің бір ұшына бүкіл солтүстік магнетизм, ал екіншісіне оңтүстік шоғырланған деп есептейік. m магнитті зарядты магниттің әрбір полюсінде және  олардың арасындағы l ара қашықтықты белгілей отырып, магниттің магнитті моменті деп аталатын

Р =ml,

туындыны аламыз. S арқылы магниттелген өзекшенің көлденең қимасын, ал τ арқылы магнитті зарядтың беттік тығыздығын белгілей отырып, m=τ·S және  магнитті моментті аламыз.

Р = ml = tSl.                                                            (2.2)

Көлем бірлігіне жататын магнитті момент магниттену деп аталады және І әріпімен белгіленеді.

 

І шамасы А/м-мен өлшенеді формуласынан магниттелу өзекше ұштарындағы магнитті зарядтың беттік тығыздығына тең екендігі шығады.

,

мұнда d — металл тығыздығы; μ₀ – вакуум өткізгіштігі, μ₀=4π·10^-7Гн/м тең магнитті тұрақтық. σ-ның өлшем бірлігі — Тл·см³/г.

Дене магниттелетін Н магнитті өріс кернеуі мен оның магниттелуі арасында тәуелділік болады

* .

І және Н шамалары χ коэффициентімен байланысты, ол магнитті қабылдағыштық деп аталады.

χ_А (м³·моль^-1) бір мольдің, χ_Г (м³·кг^-1) бір килограммның, χ бір кубты метрдің қабылдағыштығы арасында келесі байланыс орнайды:

және   ,

мұнда δ-тығыздық; V-атомдық көлем; А-атомдық масса.

Металдар мен олардың қорытпаларының магниттік қасиеттері электронның магниттік моментімен байланысты. Ядроның магниттік моменті жүйықтай 2000 есе электронның магниттік моментінен кем. Бұл тарауда электронның орбита бойынша және өз осін айнала, айналу туралы болжау қаралады. Сәйкесінше осындай айналумен пайда болатын магниттік моменттер орбиталық және спиналық деп аталады. Бұл модельде өз осін айнала айналғанда осы оське параллель р (спин) қозғалыс санының механикалық моменті пайда болады:

,

         онда һ=6,625·10^-34Дж·с (Планк тұрақтысы).

Олардың магниттелуі бойынша металл элементтерді екі үлкен класқа бөліп қарауға болады:

1)    Магнитті – тәртіпке келтірілмеген;

2)    Магнитті тәртіпке келтірілген.

Бірінші класс диамагнитті және парамагнитті металдарға, екіншісі ферромагнитті және антиферромагниттіге таралады. Бірінші кластағы металдардың магниттік қабылдағыштығы өте аз (10^-5 – 10^-6 ретте) және Н келтірілген өрістің шамасына тәуелсіз қарапайым жағдайларда тұрақты шама болып табылады. Парамагнитті металдар үшін χ оң шама болады, ал диамагнитті үшін-теріс. Бұл парамагнитті металдардың магниттелуі өзінің бағыты бойынша өріспен, ал диамагнитті үшін магниттелу өріске қарсы бағытталуына сай келеді. Бірінші класты металдардың қарапайым магнитті моменттері кеңістікте бей-берекет тараған (2.1, а-сурет), екінші класты металдарда моменттер реттеліп орналасқан (2.1, б және в-сурет).

Тәртіпке келтірудің көрсетілген типтері тек таза металдарда ғана емес, олардың қорытпаларының ішінде де бар. Магнитті тәртіпке келтіруде едәуір күрделілері болады, оның ішінде төменде суреттелген сирек жер металдары да бар. Ионды қосылыстарда бірқатар жағдайларда ферримагнетизм болады (2.1, г-сурет), яғни компенсацияланбаған антиферромагнетизм. Қарапайым жағдайларда антиферромагнетизм және ферримагнетизм екі тор астындағының магнетизмі болып табылады. Әрбір тор астына атомдардың магнитті моменттері параллель және тор астындағының жиынтық моментін құрайды. Тор астындағылардың жиынтық моменттері антипараллель және олар егер тең болса, антиферромагнетизм болады. Егер біреуі екіншісінен көп болса, ферромагнетизм болады.

 

1-сурет. Атом моменттерінің тәртіпке келтірілген сұлбасы

 

Орбита бойымен қозғалған электрон зырылдауыққа ұқсас. Сондықтан, оған сыртқы күштің әсеріне ұшыраған гироскоптың өзгеріс-сипатының ерекшеліктері тән болуға тиісті, атап айтқанда, белгілі.бір жағдайда электрон орбитасының прецессиясы пайда болуы тиіс. Егер атом сыртқы В магнит өрісінде тұрса, прецессия үшін қажетті шарты іске асады (2.6-сурет). Бұл жағдайда орбитаға айналдырушы момент М= [р_mВ] әсер етеді, ол электронның р_т орбитальды магнит моментін өріс бағытымен орналастыруға тырысады (бұл жағдайда механикалық момент L өріске қарсы орналасады). М моментінің әсерінен L және р_m, векторлары, В магний индукциясының векторының бағытын айнала прецессия туғызады, оның жылдамдығын оңай табуға болады.

L векторы dt уақыт ішінде dL өсімше алады, яғни

dL=Мdt.

dL векторы да, М векторы сияқты, В мен L арқылы жүргізілген жазықтыққа перпендикуляр әрі модулы бойынша мынаған тең:

|dL|=p_mBsin αdt,

мұндағы α-p_m мен В арасындағы бұрыш.

L векторы жатқан жазықтық dt уақыт аралығында В бағытын айнала мынадай бұрышқа бұрылады:

.

Осы бұрышты dt уақытқа бөліп, прецессияның бұрыштық жылдамдығын табамыз

.

Осы өрнекке электронның магниттік және механикалық орбитальды моменттерінің (2.10) қатынасын қойып, мынаны аламыз:

.

Гаусс системасында

.

 

жиілікті    лармор  прецессиясының жиілігі   немесе   жай   ларморлы жиілік деп атайды. Ол — магнит өрісінің бағытына қатысты орбитаның еңкею бұрышына, орбитаның радиусына немеее электронның жылдамдығына байланыссыз. Демек, ол атомның құрамына енетін барлық электрондар үшін бірдей болады.

Орбита прецессиясы электронның өріс бағытын айналғандағы қосымша  қозғалысына жағдай жасайды.

 

Егер орбитаның центрі арқылы өтетін параллель В осінен алынған электронның r’ қашықтығы өзгермесе, электронның қосымша қозғалысы радиусы r’ шеңбердің бойымун өтер еді (2.6-суреттің төменгі жағындағы штрихталмаған дөңгелекті қараңыздар). Оған дөңгелек ток сәйкес келер еді (штрихталған дөңгелекті қараңыздар).  , оның магнит моменті .

2-сурет

 

2.-суретте көрсетілгеңдей, В-ға карама-қарсы жаққа бағытталған. Бұл момент индукцияланған магнит моменті деп аталады.

Шынында, электрондардың орбита бойымен қозғалысынан қашықтық әр уақытта өзгеріп отырады. Сондықтан формуласындағы r’²-ның орнына уақыт бойынша , орташа мәнін алу керек. Бұл орташа мән В өрісіне қатысты орбита жазықтығының бағдарлауымен сипатталатын α бұрышының мәніне байланысты. Атап айтқанда, В векторына перпендикуляр орбита үшін r’. тұрақты және ол орбитаның r радиусына тең. Жазықтығы В бағыты бойынша өтетін орбита үшін r’ радиусы r’=r sin ωt заңы бойынша өзгереді. Мұндағы ω —   электронның орбита бойынша айналғандағы бурыштық жылдамдығы (3-сурет; В векторы мен орбита сурет жазықтығында жатыр). Демек,  және синус квадратының орташа мәні  болғандықтан, . Егер α-ның мүмкін болатын барлық мәндері арқылы, оларды тең ықтималды деп санап, орташа мәніне келтірсек, онда

 

.                                                     (2.17)

 

3-сурет

 

         Бірнеше электронды атомдарда орбита мүмкін боларлық әдістермен бағдарланған, сондықтан әрбір злектрон үшін жеке орташа мән жазуға болады.

өрнегіне өрнегіндегі ω_L үшін мәнін және  үшін мәнін қойып жазсақ, онда бір электронның индукцирленген магнит моментінің орташа мәнін төмендегі түрде өрнектеуге болады:

 

(«—» таңбасы  және В векторларының қарама-қарсы жаққа бағытталғанын көрсетеді).

Біз орбитаны дөңгелек деп ұйғардық. Басқаша жағдайда (мысалы эллипстік орбита үшін) r²-ның орнына -ні алу, яғни электронның ядродан орташа квадрат қашықтығын алу керек.

өрнекті барлық электрондар үшін қосып, атомның индукцияланған магнит моментін тұтас табамыз:

 

(атомдағы электрондар саны z атом нөміріне тең болатыны белгілі).

Сонымен, сыртқы магнит өрісінің әсерінен, барлық электрондар үшін бұрыштық жылдамдықтары бірдей, электрон орбитасының прецессиясы пайда болады. Прецессияға себепші болатын электрондардың қосымша қозғалысы, өріске қарсы бағытталған, атомның индукцияланған магнит моментіне әкеліп соғады. лармор прецессиясы барлық заттарда болады. Алайда атомдар өзінен-өзі магнит моменттеріне ие болған жағдайда магнит өрісі моментті индукциялап қана қоймай, атомның магнит моментін өріс бағытымен орналастыра отырып оған бағдарлаушы әсер етеді. Бұл кезде пайда болған оң (яғни өріс бойымен бағытталған) магнит моменті индукцияланған теріс моменттен едәуір көп болады. Сондықтан қорытқы мөмент оң болады да зат өзін парамагнетик сияқты көрсетеді.

Диамагнетизм тек атомдары магнит моменттері болмайтын заттарда ғана байқалады (атом электрондарының орбитальды және спинді магнит моменттерінің векторлық қосындысы нольге тең). Егер осындай зат үшін (2.19) теңдеуін N^А Авогадро санына көбейтсек, онда килограмм-атомдық заттың магнит моменті шығады. Оны өріс кернеулігі Н-қа бөлсек, онда килограмм-атомды магниттік қабылдағыш χ_кат шығады. Диамагнетиктердің салыстырмалы магнит өтімділігі І-ге тең. Сондықтан  деп ұйғаруға болады, сөйтіп,

.

 

Электрон орбиталарының радиустарының шамасы 10^-10 м ретті болады.

Демек, формуласына сәйкес килограмм-атомның диамагниттік қабылдағыштығы 10^-8 – 10^-7 ретті болады. Бұл эксперименттік мәліметтермен сәйкес келеді.

Металдар мен олардың қорытпаларының диамагнетизмі негізінен тордың магнитті қабылдағыштығымен анықталады.

Ол тор тораптарында болатын металл иондарына жататын электрондардың орбитальдық моменттеріне негізделген. Коллективтендірілген электрондарға келсек, олар диамагнитті және парамагнитті моментке ие және де соңғысы басым. Сондықтан коллективтендірілген электрондар парамагнитті. Тордың орбитальды моменттерін қарастырумен шектелейік.

формуладан атомдар немесе иондардың диамагнитті қабылдағыштығы температураға байланысты болмайды. Диамагнитті қабылдағыш, м³/моль келесі формуламен анықталады

мұнда ∆М – қосымша магнитті момент; Н – магниттік өріс; μ₀ – магнитті тұрақты; N – Авогадро саны; е – электрон заряды; т – электрон массасы; r_і – z электрондардың әрқайсысының орбита радиусы.

Бірінші жуықтауда ол өткізгіштік электрондарының парамагнитті қабылдағыштығына жатады. Нәтижесінде көптеген диамагнитті шынайы металдардың қабылдағыштығы температураға байланысты болмайды.

Ол магнитті өрістің кернеулігіне байланысты болмайды. Алайда төмен температурада абсалютті нөл маңында висмуттың, мырыштың, қалайының диамагнитті қабылдағыштығы өрістің кернеулігіне байланысты мерзімді өзгереді. Жоғарыда айтылғаннан диамагнитті қабылдағыштық – бұл келтірілген (индукцияланған) қабылдағыштық және оның пайда болуы тікелей классикалық электродинамикамен белгілі болады. Сәйкесінше, диамагнетизм – бұл универсальды құбылыс. Егер қандай да бір зат оң қабылдағыштыққа ие болса (парамагнетик, ферромагнетик, және басқалар), бұл диамагнетизмнің үлесі салыстырмалы түрде аз екендігін көрсетеді.

 

Парамагнитті қасиеттер.

Парамагнитті денелерге тән ерекшелік олардың атомдарында сырттан магнитті өріс келтірілгендігіне немесе келтірілмегендігіне тәуелсіз болатын меншікті тұрақты магнитті моменттің болуы болып табылады. Өріс болмағанда мұндай дене жылу қозғалысынан бір-бірін бейтараптандыратын қарапайым магнитті моменттердің кеңістіктік бағдарының тәртіпсіз бөлінуінің белгіленуімен магнитті болмайды. Өрістің кернеулігі ұлғайған кезде парамагнитті дененің магниттелуі магнитті өріс бір бағытта жылу қозғалысының бағыттан адастыру әрекетін жеңе отырып, бағытталатындығына саяды. Парамагнитті дененің қабылдағыштығы температураға байланысты болады. Н өрісіне μ (Дж/т) қарапайым моменттің энергиясы тең

.

 

Мұнда ѳ Н пен μ арасындағы  бұрышы, μ₀, μ – магнитті тұрақты. Минус белгісі егер Н и μ бағыты бойынша сай келсе (соs ѳ=1, ѳ=0 кезінде), атом энергиясы μ моментімен азаяды, егер олар антипараллель болса (соs=-1, ѳ=180⁰ кезінде), өсетіндігін көрсетеді. Екінші жағдайда U оңболады.

Т температурасында Н өрісінде бағдардың пайда болу р ықтималдылығы тең,

,                                      (2.23)

 

мұнда А – температуралық тәуелсіз тұрақты.

μ_оp=μ cos θ орташа моментті есептеу үшін соs θ орташаның мәнің табу керек. Ол үшін келесі формуланы пайдаланып μ₀ табамыз

,

онда х_і-і жағдайында болатын күйдегі х-тың мөлшері; жиынтық күйдің барлық жағдайы бойынша алынады

Шешім келесі ара қатынасқа әкеледі:

.

Кіші мәні β

Осы қатардың бірінші екі мүшесімен шектелуге болады.

β аз шамасы μ₀μН<kТ кезінде болады, яғни аз өрістер мен үлкен температураларда (>300 К).

μ_ор N-ға көбейтіп, Н-ға бөлсе, онда парамагнитті қабылдағыштықты 1 мольге есептеуге болады,

,

онда с-тұрақты. Мольге жиынтық момент М_А=χ_АН. теңдеу – Кюри заңы. Ол Кюри мен Неель нүктесінен жоғары металдар жұбы (парамагнитті газ), тұздар, сирек жер металдар үшін әділ болады. Алайда қатты парамагнитті металдар үшін Кюри заңы дұрыс емес.

Кюри заңын қатты күйдегі металдарға бейімдеу мақсатпен Вейсс мынадай болжау кіргізеді: атомдық (иондық) моменттер өзара әрекеттесу нәтижесінде сМ тең қосымша ішкі өріс пайда болады (мұнда с-(теңдеудегі с өзгеше басқа тұрақты, ол М-моменттер жиынтығы).

Егер Н сыртқы өрісті см-мен қосылса, Н_Н=Н+сМ нәтижелі өріс алынады, (2.26) теңдеуге ол қойылғаннан келесі өрнек жазылады

демек                   ,                                     онда с=Nμ₀μ²/3k және температурамен өлшенетін θ=Ncμ₀μ²/3k – бұлар екі тұрақты. θ  Кюридің парамагнитті нүктесі, ал χ=с/(Т- θ) формула Кюри-Вейсстің заңы деп аталады. Т температурадан 1/χ сызықтық тәуелдігі осы формуламен анықталады. Бұл тәуелділік температуралардың белгілі аралығында ғана дұрыс болып саналады.

Элементтер магнетизмі. Инерттік газдар – He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn және сілтілі мен сілтілі-жер металдар диамагнитті болып саналады.

Олардың магниттік қабылдағыштығының өзгеруі ерітінділерде бір рет иондалған натрийдің (Na⁺) χ<0 және қабылдағыштыққа жақын Ne, К⁺ болатындығын, екі рет иондалған, екі валентті  кальцийдің (Са²⁺) Ar сияқты болатындығын көрсетеді. ⁺ белгісі ионда сыртқы электрондардың жоқтығын көрсетеді және оның электронды құрылымы жақын инертті газдағыдай. Электронды құрылымына электрондар қосып, магниттілік қатынасы бойынша инертті газдарға жақындатса, металлоидтар диамагнитті қабылдағыштыққа ие болады.

4-суретте қабықшадағы электрондардың z санына байланысты инертті газдардың, аниондар (-) мен катиондардың (+) қабылдағыштығы көрсетілген. Әрбір топта z ұлғаюымен бірге қабылдағыштықтың абсолютті мәні ионды радиустың өсуі арқасында өседі және ядро зарядының ұлғаюынан Менделеев кестесінде (Сl^—, Аr, К⁺, Са²⁺ немесе Вr^—, Кr, Rb⁺, Sr²⁺) жақын көршілер қатарының бойымен түседі.

 

4-сурет. Инертті газдардың (атомды) және сілтілі, сілтілі – жер металдардың (ионды) диамагнитті қабылдағыштығы

 

Металл күйде (кристалдар) сілтілі және сілтілі-жер металдар – бұл парамагнетиктер, өйткені коллективтендірілген S-электрондардың парамагнитті қабылдағыштығы ионды тордың диамагнетизмімен басым болады. Бұл металдардың қабылдағыштығы температураға байланысты емес. Тек бір ғана ерекшелігі бар, бұл Ве, ол-диамагнетик.

Қарапайым (өтпелі емес) металдар, одан сілтілі және сілтілі-жерден басқалары диамагнетиктер (ерекшесі-алюминий мен ақ қалайы). Қарапайым металдарда ионды тордың диамагнетизмі коллективтендірілген s-және р-электрондардың парамагнетизмімен басым болады.

Ауыспалы металдардың ішкі электронды d-деңгейлерінің аяқталмауы арқасында бұл металдар парамагнитті, яғни меншікті магнитті моментке ие болады. Олардың парамагнитті қабылдағыштығы сілтілі және сілтілі-жерге қарағанда (І және ІІ топ) едәуір жоғары, ол температураға байланысты болады.

Парамагнитті және диамагнитті қабылдағышты   өлшеу. Парамагнитті немесе диамагнитті қабылдағыштық үлгі біртексіз магнитті өріске тартылуы немесе одан итеріліп шығарылу күшімен анықталады. Қисайтылған полюсті электромагниттің полюс аралық кеңістігіне орналастырған үлгі F күшімен тартылады (немесе итеріліп шығарылады), оның шамасы (1.15) формуламен анықталады,

(2.30)

онда χ-үлгінің магниттік қабылдағыштығы; V-үлгінің көлемі; Н-магниттік өрістің кернеулігі; dH/dх-х бағыты бойымен өріс градиенті.

2.9-суретте магниттік қабылдағышты өлшеу үшін Москва болат және қорытпалар институтының қондырғысы көрсетілген. Мұндай әдісті салыстырмалы түрде қолдануға болады, аспапты қабылдағыштығы белгілі металдар бойынша градуирлеуге болады.

Аналитикалық таразылардың бір чашасына сынақ үлгі ілінген, ал басқа чашаға – индукциялық катушкаға енгізілген ферромагниттік өзекше. Катушка арқылы і әлсіз тұрақты ток өткізгенде өзекше оның ішіне тартылады, ал үлгі бір текті емес магнитті өрістен тартылады. Тепе-теңдік болдыра отырып і тогының күшімен F-ті анықтауға болады, демек (2.30) формула бойынша χ шамасы табылады.

5-сурет. Магнитті қабылдағыштықты өлшеуге арналған қондырғының сызбасы: 1-электромагнит; 2-үлгі; 3-таразылардың тірегі; 4-өзекшесі бар катушка

СДЖ арналған бақылау тапсырмалары (13-тақырып) [1, 2, 3, 4, 5, 6]

1. Магнетиктер классификациясы.

2. Магнитомеханикалық құбылыстар.

3. Магнитті тәртіпке келтіру. Спонтанды магнетизм.

 

4 Семинар (практикалық) сабақтарын орындау үшін әдістемелік нұсқаулар

 

Тақырып 1. Полимеризация реакцияларымен полимерлерді алу (3 сағат)

Сабақтың мақсаты: полимерлерді төменмолекулалы қосылыстардан алудың полимеризация әдісін қарастыру.

 

Практикалық (семинар) сабағының жоспары:

1. Полимеризация процесінің элементарлы кезеңдері
2. Процестің принципиалды сызбанұсқасы
3. Радикалды полимеризация. Элементарлы кезеңдер
4. Катионды полимеризация
5. Анионды полимеризация
6. Фотохимиялық және радиациондық полимеризация
7. Теломеризация және сополимеризация

 

Ұсынылатын әдебиеттер: [1,4,5,7-10]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Аниондық механизм бойынша полиметакрилді қышқылды алу реакциясын жазу
2. Бутилен және стирол сополимеризациясының химиялық реакциясын жазу
3. Бутиленнің пропиленмен және винилацетатонмен сополимеризациясының реакциясын жазу
4. Полистиролды алуды  көрсету
5. Винилхлоридтің винилацетатпен және метакрилатпен сополимерін алу реакциясын жазу
6. Полиакриламидты алу реакциясын жазу

 

      Тақырып 2. Поликонденсация реакцияларымен полимерлерді алу

(3 сағат)

 

      Сабақтың мақсаты: полимерлерды төменмолекулалы қосылыстардан алудың поликонденсация әдісінде қарастыру.

Практикалық (семинар) сабағының жоспары:

1. Полимеризация реакциясының поликонденсация реакциясынан айырмашылығы
2. Поликонденсация реакцияларын жүргізу әдістері
3. Поликонденсация процестерінің классификациясы
4. Поликонденсация термодинамикасы

 

Ұсынылатын әдебиеттер: [1,4,5,7-10]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Гомополиконденсация және гетерополиконденсация реакцияларын жазу
2. сополиконденсация және интерсополиконденсация реакцияларын жазу
3. Поликонденсация реакцияларын жазу:

А) стиролдың;

Б) хлоропеннің;

В) изопреннің.

     Тақырып 3. Полимерлердің химиялық айналулары (4 сағат)

 

      Сабақтың мақсаты: полимердің химиялық айналуларының негізгі түрлерін қарастыру.

Практикалық (семинар) сабағының жоспары:

1. Полимеризация деңгейінің өзгерісімен қоса жүрмейтін реакциялар:

—         полимер ұқсастық  айналулар;

—         молекула ішіндегі реакциялар

1. Полимеризация деңгейін жоғарлатуға әкелетін реакциялар:

—         тігу (сшивание);

—         ұластырылған (привитая) сополимеризация;

—         блок-сополимеризация.

1. Полимеризация деңгейін төмендетуге әкелетін реакциялар:

—         деструкция.

 

Ұсынылатын  әдебиеттер: [1,4,5,7-10]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Полимераналогтік реакцияларын пайдаланудың негізгі екі бағытын мысалға келтіру
2. Молекула ішіндегі реакциялардың екі тобын мысалға келтіру
3. Молекуларалық реакциялар мысалын келтіру
4. Эпоксидті смоланың полиэтиленполиаминмен қатаю реакциясын жазу
5. Полисахарид гидролизінің реакциясын жазу

 

Тақырып 4. Резина. Натуралды және жасанды каучуктер (3 сағат)

 

Сабақтың мақсаты: Тауарлы натуралды және жасанды каучуктің қасиеті мен құрылымын қарастыру; тағайындалуына байланысты резиналардың түрлері.

 

Практикалық (семинар) сабағының жоспары:

1. Тауарлы натуралды каучуктың табиғаты, құрамы, құрылымы және алу әдістері

2.Тауарлы натуралды каучуктың физикалық және химиялық қасиеттері. Каучуктың вулканизациясы

3.Жасанды каучук. Алу реакциялары. Жасанды каучуктың кластары. Резиналық қоспаның негізгі компоненттері.

1. Тағайындалуына байланысты резиналардың түрлері.
2. Каучук және резинаның өнеркәсіптік өндірісі.

 

Ұсынылатын әдебиеттер: [1,4,5,7-10]

Контрольные задания для СРС:

1. Полимеризация реакцияларын жазу:

а) изопреннің натуралды каучукке;

б) бутадиеннің жасанды каучукке;

1. Вулканизация теңдеулерін жазу:

а) натуралы каучуктың;

б) жасанды каучуктың.

1. Каучукогендердің химиялық формулаларын жазу.

 

 

Тақырып 5. Целлюлоза. Целлюлоза негізінде пластикалық массалар.  

                          (2 сағат)

 

    Сабақтың мақсаты: Целлюлозаның құрылымын және қасиеттерін қарастыру; целлюлозаны химиялық модификация нәтижесінде алынған полимерлер.

 

Практикалық (семинар) сабағының жоспары:

1. Целлюлозаның қасиеті мен құрылымы.
2. Целлюлозаны химиялық модифицирлеу негізінде алынған полимерлер.
3. Химиялық модифицирленген целлюлозаның қасиеті.

 

Ұсынылатын әдебиеттер: [1,4,5,9,10]

СӨЖ бақылау тапсырмалары:

1. Целлюлозаның қарапайым эфирлерінің қасиеттерін жазу.

2. Целлюлозаның аралас эфирлері және ацетаттарының қасиетін жазу.

3.  Целлулоид және этролдардың қасиеттерін жазу.

.

 

 

 

 

 

 

 

1. 1.     6 Студенттің оқытушымен өзіндік жұмысының тақырыптық жоспары

 

ОСӨЖ тақырыбының аттары	Сабақтың мақсаты	Сабақты жүргізу түрі	Тапсырманың мазмұны	Ұсынылатын әдебиеттер
Тақырып 1.  Мономерлер. ЖМҚ-ды алу.	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Семинар.	Үлестірілген мәлімет	[1,4,5,9,10]
Тақырып 2. Полимерлердің химиялық айналулары.	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Семинар.	Үлестірілген мәлімет	[1,4,5,9,10]
Тақырып 3. Термопласттар. Реактопласттар.	Термопласттарды және реактопласттарды практикада пайдалану	Семинар.	Реферат	[1-10]
Тақырып 5. Полимердің жылуфизикалық қасиеттері.	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Семинар.	Есептерді шығару	[3]
Тақырып 6. Калоримет-рикалық сипаттамалар	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Семинар.	Есептерді шығару	[3]
Тақырып  7. Когезия және адгезия сипаттамалары.	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Семинар.	Есептерді шығару	[3]
Тақырып 8. Полимердің механикалық қасиеттері.	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Семинар.	Есептерді шығару	[3]
Тақырып 9. Полимердің балқымалары.	Полимерлердің балқуын қарастыру	Семинар.	Реферат	[1-8]
Тақырып 10.  Полимер ерітінділерінң қоюлығы.	Жылу энергиясын және жылуөткізгіштікті қарастыру	Семинар.	Реферат	[1-10]
Тақырып 11. Электрикалық қасиеттері.	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Семинар.	Реферат	[1-8]

 

 

 

 

7 Аралық бақылау және қорытынды аттестациясы периодында студенттің білімін бақылау материалдары

7.1 Пән бойынша жазба жұмыстарының тематикасы

 

 Рефераттар тематикасы:

1. Бос радикалдардың термодинамикасы.
2. Босрадикалды сополимеризация.
3. Біросьтік және екіосьтік ориентация.
4. Полимерлердегі көшіру құбылысы. Жылу энергиясын көшіру.
5. Ылғалды көшіру және адсорбция.
6. Қуаттың релаксациясы және сырғыма.
7. Тұтқыр серпімді жүрістің моделі.
8. Күш полясындағы полимерлердің қасиеті.
9. Реакцияның таңдаулы-изотермиялық потенциалына топтық үлестер.

 

Бақылау жұмыстарының тақырыптары:

1. Полимеризация реакциялары
2. Поликонденсация реакциялары
3. Полимердегі химиялық айналулар

 

7.2 Өзін-өзі бақылау сұрақтары

1. Қайта өңделген материалдардың қасиеттері қандай?
2. Полимерлер қосылыстардың қандай тобына жатады?
3. Мономер деп нені атайды?
4. Конформация және конфигурация арасындағы айырмашылық неде?
5. Сополимерлер деп қандай полимерлерді атайды?
6. Олигомердің және полимердің молекулалық массасы қалай өзгереді?
7. МВР-ге не кіреді?
8. Термопласттар және реактопласттар деп нені атайды?
9. Полимер сипаттамаларының түрлері?
10. Аддитивтілік принципі нені білдіреді?
11. Көлемдікке қандай сипаттамалар жатады?
12. Калометрикалық категориясына қандай сипаттамалар жатады?
13. Адгезия және когезия сипаттамаларына қандай сипаттамалар жатады?
14. Сұйықтықтардың қатты денелерді суландыру қабілеттілігінде не анықтаушы болып табылады?
15.  Полимерлер қандай агрегаттық күйде бола алады?
16. Аморфты полимердің физикалық күйлері қандай?
17. Деформациондыққа қандай қасиеттер жатады?
18. Оптикалыққа қандай сипаттамалар жатады?
19. Магниттік қабылдағыштық нені сипаттайды?
20. Магниттік резонанс нені сипаттайды?
21. Полимердің еруінің алдында қандай процес жүреді?
22. Полимерлердің ісінуге қабілеттілігі қалай бағаланады?
23. Полимер қандай термодинамикалық параметрлармен сипатталады?
24. Компоненттердің өзара араласу мүмкіндігі қалай анықталады?
25. Идеалды деп қандай ерітінділерді айтады?
26. Рауль заңы нені көрсетеді?
27. Осмос құбылысы деп нені атайды? Осмотикалық қысым?
28. Полимердің ерунің шекті температурасы қалай аталады?
29. Полимеризация реакциялары деп қандай реакцияларды атайды?
30. Сіз полимеризация реакцияларының қандай түрлерін білесіз?
31. Пластикалық массаларды қандай әдістермен алуға болады?
32. Натуралды каучук деп қандай қосылысты айтады?
33. Резина дегеніміз не? Оны каучуктен қалай алады?
34. Жасанды каучук деп қандай қосылысты айтады? Каучукоген дегеніміз не?
35. Каучук және резинаның ескіруі деп қандай процесті айтады?
36. Целлюлоза дегеніміз не? Оның химиялық құрылымы қандай?
37. Колоксилин деп қандай қосылысты айтады?
38. Целлулоид дегеніміз не?
39. Этрол деп қандай пластмассаларды айтады?

 

     7.3 Емтихан билеттері (тест)

1. Полимердің құрылымы — … топтарының жиынтығы

А. тұрақты;

Б. конфигурациондық;

С. тұрақсыз;

Д. функционалдық;

Е. конформациондық.

2 Мына полимерлердің қайсысына полифосфонитрилхлорид [- PCl₂ = N -]_n жатады?

А. статистикалық;

Б. гомотізбектік;

С. гетеротізбектік;

Д. торлы;

Е. ұластырылған (привитый).

4. Химиялық байланыстармен белгіленген атомдардың полимерлік тізбекте геометриялық орналасуы қалай аталады?

А. полиморфтылык;

Б. изомеризация;

С. функционалдылық;

Д. конформация;

Е. конфигурация.

5. Байланысқа қатысты атомдардың бұрылысы мынаның пайда болуына әкеледі:

А. модификация;

Б. аллотропия;

С. функционалдылық;

Д. конформация;

Е. конфигурация.

6. Функционалды топтарының тәртіптелген кезектесуі бар поимерлерді былай атайды?

А. тұрақты;

Б. изотактикалық;

С. тұрақсыз;

Д. гомотізбектік;

Е. гетеротізбектік.

7. Бірнеше түрдің мономерлік звеноларыдың мынадай макромолекулалары бар:

А. гомополимерлер;

Б. сополимерлер;

С. олигомерлер;

Д. конформерлер;

Е. конфигурациялар.

8. -А-А-В-А-В-В-А- сополимер түрі

А. ұластырылған;

Б. блоктық;

С. кезектескен;

Д. статистикалық;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

9. -А-В-А-В-А-В-А-В- сополимер түрі

А. ұластырылған;

Б. блоктық;

С. кезектескен;

Д. статистикалық;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

10. -А-А-А-А-В-В-В-В- сополимер түрі

А. ұластырылған;

Б. блоктық;

С. кезектескен;

Д. статистикалық;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

В-В-В

׀

11.  Сополимер типі : -А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-

׀

В-В-В-В

А. ұластырылған;

Б. блоктық;

С. кезектескен;

Д. статистикалық;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

12. Тізбектің мономерлік звеноларының соңы қалай аталады?

А. диссосация деңгейі;

Б. полимеризация деңгейі;

С. кристалдылық деңгейі;

Д. поликонденсация деңгейі;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

13. -СН₂— қандай топ болып табылады?

А) монофункционалды;

Б) трифункционалды;

С) тетрафункционалды;

Д) бифункционалды;

Е) дұрыс жауабы жоқ.

14. Орташасандық молекулалық салмақ қандай формуламен анықталады?

A.  _n = N / W;

B.  _n  = W /N;

C.  _n  = W ·N;

D.  _n  = ∑W_i ∙M_i ;

E.  _n  = ∑W_i  / M_i;

15. Аморфты-кристалды полимерлерді кристалды молекулаүстілік құрылым қанша пайыз?

A. 25-60%;

B. 70% астам;

C.  25% төмен;

D. 15% төмен;

E. дұрыс жауабы жоқ.

16. Қыздырған кезде бірнеше рет жұмсаратын және суытқан кезде қататын және өз қасиетін өзгертпейтін полимерлер қалай аталады?

A. реактопласттар ;

B. термопласттар;

C. катализаторлар;

D. ингибиторлар;

E. пластификаторлар.

17. Мольдік көлем … сипаттамасы болып табылады:

A. коллигативті;

B. аддитивті;

C. конститутивті;

D. калориметрикалық;

E. механикалық;

18. Бір грам заттың молекуласына есептегенде, оның құрылымына тәуелсіз, бір мәнге ие сипаттамаларды қалай атайды?

A. коллигативті;

B. аддитивті;

C. конститутивті;

D. калориметрикалық;

E. механикалық.

19. Айналудың нәтижесінде өзгеретін конформациялар қалай аталады?

A. конформерлер;

B. олигомерлер;

C. мономерлер;

D. ротамерлер;

E. дұрыс жауабы жоқ.

20. Малеиндік қышқыл   Н─С─СООН

║

Н─С─СООН  болып табылады:

A. цис-изомер;

B. транс-изомер;

C. гош-изомер;

D. алкадиен;

E. алкен;

21. Фумар қышқылы        Н─С─СООН

║

НООС─С─Н  болып табылады:

A. цис-изомер;

B. транс-изомер;

C. гош-изомер;

D. алкадиен;

E. алкен;

22. Макромолекуланың кеңістіктік құрылымын толығымен беретін тізбектің минималды кескіні қалай аталады?

A. ерігіштік параметрі;

Б. жартылайыдырау периоды;

С. ұқсастық периоды;

Д. өзара қатынас параметрі;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

23. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. композиционды материалдар құрамына компонент қасиеті бойынша ерекшеленбейтіндер кіреді;

Б. егер тізбек звенолары көлемді топтарға ие болса, онда кристализация тез жүреді;

С. реактопласттарда химичлық құрылым қайтымсыз;

Д. салыстырмалы көлем тығыздыққа тура пропорционал;

Е. балқу энтропиясы дегеніміз – қатты және сұйық күйдегі полимердің энтальпиясының айырмашылығы.

24.  Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. минималды потенциалды энергиялы екі конформацияның айырмашылығы тізбектік кинетикалық иілгіштігін сипаттайды;

Б. салыстырмалы жылусыйымдылық дегеніміз заттың температурасын бір градусқа көтеру үшін бір грамына жіберілетін жылу саны;

С. анионды полимеризация кезінде өсіп келе жатқан тізбек оң зарядты болады;

Д. конститутивті сипаттамалар грамм-молекулалар санына тәуелді және құрылымға тәуелсіз;

Е. тізбектің басталуы мономер молекулаларын радикалдарға кезектестіріп қосудан басталады.

25.  Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. радикалды полимеризациялау кезінде белсенді аралық өнім функцияларын еркін радикалдар орындайды;

Б. коллигативті сипаттаманы толығымен молекула құрылысымен анықтайды;

С. ингрибиторлар – тізбекті реакцияның басталуына себепші заттар;

Д. кинетикалық және материалдық тізбекті шектейтін реакциялар тізбекті беру реакциялары деп аталады;

Е. екі радикалды диспропорциялау реакциясының нәтижесінде тізбектің басталуы жүреді.

26.  Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. бір алғашқы бөлшекпен  қоздырылған химиялық акттердің саны полимеризация деңгейін көрсетеді;

Б. анионды полимеризациялардың катализаторлары – электроакцепторлық қосылыстар;

С. белсенді ортаға мономерді қосу арқылы ВМС-ті алу процесі – полимеризация;

Д. радикал – оң зарядталған белсенді бөлік;

Е. салыстырмалы жылусыйымдылық мольдік жылусыйымдылықтың молекулалық салмаққа көбейтіндісі.

27.   Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. катионды полимеризация кезінде өсіп келе жатқан тізбек теріс зараядқа ие;

Б. барьер шамасын конформациондық көшу жылдамдығымен анықтайды және тізбектің термодинамикалық иілгіштігін сипаттайды;

С. екі радикалдың рекомбинациясы тізбектің үзілуіне әкеп соғады;

Д. катионды полимеризация катализаторлары – бірдей электрлі қосылыстар;

Е. кинетикалық тізбектің ұзындығы – тізбектегі звенолардың қайталанатын саны

28. Бір мономер қатысатын полимеризация қалай аталады?

А. гомополимеризация;

Б. сополимеризация;

С. радикалды полимеризация;

Д. катионды полимеризация;

Е. анионды полимеризация.

29. Адгезия құбылысы –бұл:

А. біртекті дененің бөлшектерін ілу;

Б. конденсацияланған фаза үстілерінің контактге келтірілген қосылыс құбылысы;

С. Екінші текті фазалық көшу;

Д. калориметрикалық сипаттама;

Е. дұрыс жауабы жоқ;

30. Когезия құбылысы бұл:

А. біртекті дененің бөлшектерін ілу;

Б. конденсацияланған фаза үстілерінің контактге келтірілген қосылыс құбылысы;

С. Екінші текті фазалық көшу;

Д. калориметрикалық сипаттама;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

31. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз

А. субстрат қосылыстарын қамтамасыздандыратын заттарды адгезивтер деп атайды;

Б. субстраттар – реакцияны бастайтын заттар;

С. қатты агрегаттық күйге бір қатты фазалық күй сәйкес;

Д. сұйық агрегаттық күйге бір сұйық фазалық күй сәйкес;

Е. W_a < W_ког кезде сұйықтық қатты дененің үстімен ағады.

32. Екі конденсацияланған фаза үстіндегі қосымша еркін энергия қалай аталады?

А. когезия энергиясы;

Б. активация энергиясы;

С. үстілік энергия;

Д. фазааралық тартылу;

Е. ішкі энергия.

33. Барлық молекулааралық байланыстарды бұзуға қажетті энергия қалай аталады?

А. когезия энергиясы;

Б. активация энергиясы;

С. үстілік энергия;

Д. ішкі энергия;

Е. фазааралық тартылу.

34. Когезия жұмысы бұл

А.  Екі конденсацияланған фаза үстіндегі қосымша еркін энергия;

Б. денені бөліктерге бөлудің еркін энергиясы және оларды дене біртұтастылығы бұзылғанға дейінгі қашықтыққа аластату;

С. Барлық молекулааралық байланыстарды бұзуға қажетті энергия;

Д. қысымның көлемге көбейтіндісі;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

35. Сұйықтықтардың қатты денелерді суландыру қабілеті келесілермен анықталады:

A. W_а < 1/2 W_ког;

B. W _а >W_ког;

C. 1/2W_ког < W_а < W_ког;

D. W_а< 2W_ког;

E. дұрыс жауабы жоқ.

36. Сұйықтық және қатты денелер арасындағы тепе-теңдік байланыстық бұрыштар Юнг теңдеуі арқылы анықталады:

A. γ_l cosθ ≈ γ_s + γ_sl;

B. γ_l cosθ ≈ γ_sl — γ_s;

C. γ_s cosθ ≈ γ_s — γ_sl;

D. γ_l sinθ ≈ γ_s — γ_sl;

E. γ_l cosθ ≈ γ_s — γ_sl;

37. Аморфты полимер … физикалық күйге ие бола алады:

А. шынытәрізді және жоғарыикемді

Б. жоғарыикемді

С. жоғарыикемді және тұтқырағымды

Д. шынытәрізді және тұтқырағымды

Е. тұтқырағымды, шынытәрізді, жоғарыикемді

38. Полимерлер … агрегаттық күйде бола алады

А. қатты;

Б. қатты және сұйық;

С. сұйық;

Д. сұйық және газтәрізді;

Е. қатты және газтәрзді.

39. Қатты агрегаттық күйге … фазалық күйлер сәйкес

А. кристалды;

Б. аморфты;

С. шынытәрізді;

Д. кристалды және аморфты;

Е. қатты және сұйық.

40. Полимердің шыңытәрізді күйден жоғарыикемді күйге көшу температурасы қалай аталады?

А. балқу;

Б. кристаллизация;

С. шыныланы;

Д. Кюри нүктесі;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

41. Уақыт бірлігінде бөгелетін жоғарыикемді деформациялар қалай аталады?

А. қаттылық модулі;

Б. қаттылық;

С. икемділік;

Д. беріктілік;

Е. ұзақ уақыттылық.

42. Гук заңы:

A. σ = Е/ε;

B. σ = ε/Е;

C. σ = (ε ∙ Е)^1/2;

D. σ = Е · ε

E. дұрыс жауабы жоқ.

43. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. полимерде нәзіктік температурасынан төмен кезде еріксіз икемділік дамиды;

Б. сәт деформациясын узақуақыттылық деп атайды;

С. Шынытәрізді полимерлерді Т< Т_х кезінде пайдаланған жөн;

Д. қатты полимер материалдары Е< 10² Мн/м² сипатталады;

Е. қаттылық модулі полимердің сыртқы күштердің әсерімен көлемінің және формасының өзгеруіне қарсы әрекетімен сипаттайды.

44. Механикалық қуаттың әсерімен материалдың бұзылуға қарсы тұру қасиеті қалай аталады?

А. қаттылық модулі;

Б. қаттылық;

С. икемділік;

Д. беріктілік;

Е. ұзақ уақыттылық.

45. Үлгінің нәзік бұзылуы немесе қайтымсыз деформациясы болатын қуат қалай аталады?

А. икемділік шегі;

Б. қаттылық шегі;

С. беріктілік шегі;

Д. қаттылық модулі;

Е. дұрыс жауабы жоқ,

46. Артылудан (нагружение) бұзылуға дейінгі үлгінің тұрақты қуат кезіндегі уақыты қалай аталады?

А. беріктілік;

Б. релаксация ақыты;

С. жартылай ыдыраудың периоды;

Д. ұзақуақыттылық;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

47.   Журков теңдеуі мынаны көрсетеді

А. ұзақ уақыттылықтың қуатқа және температураға тәуелділігі;

Б. релаксация уақытының температураға тәуелділігі;

С. полимерлердің анизотропты қасиетке ие болу қабілеттілігі;

Д. бұзылу кезіндегі шекті деформацияны;

Е. еріксіз икемділік шегі.

48. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. жұмсақ поимерлік матералдар Е >10² Мн/м² сипатталады;

Б. шынытәрізді полимерлерді Т_х<Т<Т_g кезінде пайдаланған жөн;

С. полимерлердің физикалық қасиеттеріне макромолекулалардың ориентациясы ықпал етпейді;

Д. реактопласттар – қаттықою сұйықтық;

Е. балқымалар – қатты затар.

49. механикалық қуаттың әсерімен полимерлік шыныларда үлкен қайтымды деформациялардың пайда болу құбылысы қалай аталады?

А. еріксіз икемділік;

Б. ориентация;

С. флуктуация;

Д. релаксация;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

50. Құрылымдық элементтердің келтірілген қуаттың әсерімен қайтақұру қалай аталады?

А. еріксіз икемділік;

Б. ориентация;

С. флуктуация;

Д. релаксация;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

51. Төменмолекулалы заттардың көлемінің үлкеюімен жүретін сорбция құбылысы қалай аталады?

А. алгезия;

Б. когезия:

С. ісіну:

Д. қабатталу;

Е. дұрыс жауабы жоқ;

52 Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. Рауль заңынан оң ауытқулар компоненттердің ерітіндегі жақсы өзара қатынасының салдары;

Б. осмотикалық қысым төмен болған сайын берілген затқа еріткіш жақсы болып келеді;

С. полимердің екікомпонентті бірфазалы ерітіндісі бір еркіндің деңгейіне ие

Д. екі тепе-теңдік фазаларды түзе жүретін полимер мен еріткішті араластыру шексіз ісіну деп аталады;

Е. полимердің термодинамикалық тұрақты ерітіндісі үшін  р_i<p_i^o .

53. α = (m – m_o)/m_o = (V- V_o)/V_o формуласы … анықтауға мүмкіндік береді

А. полимеризация деңгейін;

Б. диссосация деңгейін;

С. кеңею коэффициентін;

Д. ісіну деңгейін;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

54. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз:

А. ВКТР және НКТР мәндері молекулалық массаға тәуелсіз;

Б. идеалдылықтан теріс ауытқулар ерітіндегі компоненттер қатынасының нашар екенін көрсетеді;

С. өздігінен еріткішке көшетін, полмердің бір фазалы ерітіндісін түзетін ісіну шектелмеген ісіну деп аталады;

Д. өзідігінен еру кезінде ∆G_см. оң мәнді болуы тиіс;

Е. төменгі критикалық еру температурасында екі фазаның құрамы қыздырудың нәтижесінде теңеседі.

55. Полимердің өздігінен еру критерия теңсіздіктері:

A. ∆G_см > 0, ∆μ_i < 0;

B. ∆G_см = 0,∆μ_i= 0;

C. ∆G_см > 0,  ∆μ_i> 0;

D. ∆G_см  < 0,  ∆μ_i < 0;

E. дұрыс жауабы жоқ;

56.  х_i = p_i/p_i^o формуласы … заңы болып табылады:

A. Генри;

B. Рауль;

C. Дальтон;

D. Коновалов;

E. Гесс;

57. Еріткіштің жартылай өткізгіш кедергімен бөлінген ерітіндіге өзідгінен көшу қалай аталады?

A. ісіну;

B. осмос;

C. еру;

D. криоскопия;

E. тұтқырлық;

58. π = р — р_о формуласы … қысымын бағалауға мүмкіндік береді:

A. осмостық;

B. парциалдық;

C. критикалық;

D. бу қысымы;

E. дұрыс жауабы жоқ;

59. Фазалық бөліну температураларының мәндерінің  жиынтығы болып табылатын қисық қалай аталады?

A. ликвидус сызығы;

B. бинодаль;

C. солидус сызығы;

D. сольвус сызығы;

E. дұрыс жауабы жоқ.

60.     формуласы …. теңдеуі болып табылады:

A. Гиббса-Гельмгольц;

B. Дюгем-Маргулес;

C. Аррениус;

D. Гиббс-Дюгем;

E. Журков;

61. Көпфункционалды қосылыстардың азмолекулалы өнімді түзе жүретін функционалды топтарының өзара қатынасы қалай аталады?

А. полимеризация;

Б. деструкция;

С. поликонденсация;

Д. молекуларалық реакция;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

62. Полимердің молекулалық массасы температураның көтеруімен жоғарылайды, егер поликонденсация реакциясы:

А. эндотермиялық болса;

Б. экзотермиялық;

С. атермиялық;

Д. каталитикалық болса;

Е. дұрыс жауабы жоқ.

63. бір түрдің бифункционалды мономерлері қатысатын поликонденсацияны қалай атайды?

A. сополиконденсация;

B. гетерополиконденсация;

C. торлы поликонденсация;

D. циклополиконденсация;

E. гомополиконденсация;

64. Әртүрлі түрлердің мономерлері қатысатын поликонденсацияны қалай атайды?

A. сополиконденсация;

B. гетерополиконденсация;

C. торлы поликонденсация;

D. циклополиконденсация;

E. гомополиконденсация;

65. Әр қайсысы өз полимерін түзуге қабілетті бір немесе екі мономердің қатысуымен жүретін процес қалай аталады?

А. тігу (сшивание), ұластырылған (привитая) және блок-сополимеризация;

Б. полимертәрізді айналулар, молекулаішкілік реакция;

С. деструкция;

Д. поликонденсация;

Е. дұрыс жауабы жоқ..

66. Полимеризация деңгейінің өзгерісінсіз жүретін реакциялар қалай аталады?

А. тігу (сшивание), ұластырылған (привитая) және блок-сополимеризация;

Б. полимертәрізді айналулар, молекулаішкілік реакция;

С. деструкция;

Д. поликонденсация;

Е. дұрыс жауабы жоқ..

67. Полимеризация деңгейін жоғарлауға әкелетін реакция:

А. тігу (сшивание), ұластырылған (привитая) және блок-сополимеризация;

Б. полимертәрізді айналулар, молекулаішкілік реакция;

С. деструкция;

Д. поликонденсация;

Е. дұрыс жауабы жоқ..

68. Полимеризация деңгейін төмендетуге әкелетін реакция:

А. тігу (сшивание), ұластырылған (привитая) және блок-сополимеризация;

Б. полимертәрізді айналулар, молекулаішкілік реакция;

С. деструкция;

Д. поликонденсация;

Е. дұрыс жауабы жоқ..

69. Молекулаларының химиялық байланысының ізілісінсіз ағатын және скелет құрылымын өзгеріске әкелмейтін бүйір топтарының немесе негізгі тізбектің атомдарының азмолекулалы қосылыстармен химиялық реакциясы қалай аталады?

А) молекулаішілік айналулар

Б) полимертәрізді айналулар

С) молекуларалық реакция

Д) Сополимеризация

Е) дұрыс жауабы жоқ

70. Негізгі тізбектің бір макромолекуласының атомдары немесе функционалды топтарының құрылымын өзгеріске ұшыратын химиялық реакциялар қалай аталады

А) молекулаішілік айналулар

Б) полимертәрізді айналулар

С) молекуларалық реакция

Д) Сополимеризация

Е) дұрыс жауабы жоқ

71. Бірнеше макромолекулалардың бір-бірімен өзара қатынасының реакциясы қалай аталады?

А) молекулаішілік айналулар

Б) полимертәрізді айналулар

С) молекуларалық реакция

Д) Сополимеризация

Е) дұрыс жауабы жоқ

72. Сұйық полимер немесес олигомердің тігу (сшивка) қалай аталады?

А) Құрылымдау

В) сополимеризация

С) деструкция

Д) қатаю

Е) дұрыс жауабы жоқ

73. Егер макромолекулалық инициатордың белсенді ортасы тізбектің соңынан алынып тасталған болса, онда мономермен келесі жасалады:

А) статистикалық сополимерлер

Б) кезектескен сополимерлер

С) блок-сополимерлер

Д) ұластырылған сополимерлер

Е) дұрыс жауабы жоқ

74. Егер белсенді орта тізбектің соңында орналасса, онда мономердің қатысуымен мыналар алынады:

А) статистикалық сополимерлер

Б) кезектескен сополимерлер

С) блок-сополимерлер

Д) ұластырылған сополимерлер

Е) дұрыс жауабы жоқ

75. Макромолекулалардың әртүрлі физикалық және химиялық агенттердің қатысуымен бұзылуы қалай аталады?

А) Құрылымдау

В) сополимеризация

С) деструкция

Д) қатаю

Е) дұрыс жауабы жоқ

76. Мономердің түзілуімен жүретін полимер тізбегінің мономерлі звеноларының кезектесіп ұсақталу процесі қалай аталады?

А) Құрылымдау

В) сополимеризация

С) деструкция

Д) қатаю

Е) дұрыс жауабы жоқ

77. Егер полимер-еріткіш жүйесінің энтальпиясы төмендейтін болса, онда еру … процесі болып табылады.

А) эндотермиялық

Б) экзотермиялық

С) атермиялық

Д) адиабатикалық

Е) изотермиялық

78. Егер ∆Н=0, ∆S<0, ∆G<0, онда   полимер-еріткіш жүйесінде араласу сипаты … болып табылады

А) эндотермиялық

Б) экзотермиялық

С) атермиялық

Д) адиабатикалық

Е) изотермиялық

79. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз

А) тұрақты ерітінді жасаудың жылу эффектісі нольге тең

Б) араласудың комбинаториалды энтропиясы әрқашан нольден төмен

С) араласу энтальпиясы қоспаның дифференциалды жылуына тең

Д) полимердің және еріткіштің ерігіштік параметлерінің шамасы пойынша жақын болған сайын, ерітінді жасау мүмкіндігі жоғары

Е) компонент энтропиясы және ерітінді энтропиясы суммаларының арасындағы айырмашылық араласу энтропиясы деп аталады

80. Полимерге термодинамикалық ұқсастығы бойынша жақсы еріткіш мына формуламен сипатталуы мүмкін:

A. А₂=0, χ = ½;

B. А₂<0, χ > ½;

C. А₂>0, χ < ½;

D. А₂>0, χ > 1;

E. нет правильного ответа;

81. Бір компоненттің берілген саны екіншісінің анықталған санында тұрақты температура мен қысым кезіндегі еру жылуы қалай аталады?

А. ерудің дифференциалды жылуы;

Б. ерудің интегралды жылуы;

С. нейтрализациялау жылуы;

Д. гидратжасаудың жылуы;

Е. дұрыс жауабы жоқ;

82. Шексіз і-компонентінің аз санды молін ерітіндіге белгілі концентрацияда қосылған кездегі бөлінген немесе сіңірілген жылу қалай аталады?

А. ерудің дифференциалды жылуы;

Б. ерудің интегралды жылуы;

С. нейтрализациялау жылуы;

Д. гидратжасаудың жылуы;

Е. дұрыс жауабы жоқ

83. мынаны сипаттайды

А. араласудың парциалды энтальпиясын;

Б. араласудың энтальпиясын;

С. компоненттің парциалды энтальпиясын;

Д. ерітіндінің энтальпиясын;

Е. дұрыс жауабы жоқ

84.  теңдеуі бойынша … анықтайды:

А. араласудың парциалды энтальпиясын;

Б. араласудың энтальпиясын;

С. компоненттің парциалды энтальпиясын;

Д. ерітіндінің энтальпиясын;

Е. дұрыс жауабы жоқ

85. Жалпы араласу энтропиясы неге тәуелді?

А. комбинаториалды емес құрамдастың белгісіне;

Б. комбинаториалды және комбинаториалды емес құрамдатардың абсолютті шамаларының қатынасына;

С. А және Б жауаптары дұрыс;

Д. комбинаториалды құрамдастың белгісіне;

Е. дұрыс жауабы жоқ

86. Полимердің шексіз үлкен молекулалық массасының шеткі еру температурасы қалай аталады?

А. Кюри;

Б. Шыңылау;

С. Флори;

Д. нәзікті;

Е. дұрыс жауабы жоқ

87. Полимер-еріткіш жүйесі идеалды жағдайда мына кезде болады:

A. Т= θ;

B. Т< θ;

C. T<< θ;

D. T> θ;

E. дұрыс жауабы жоқ;

88. Полимер ерітіндісінің қоюлығы неге тәуелді?

А. полимердің химиялық негізіне;

Б. полимердің орташа молекулалық массасына;

С. полимердің концентрациясына;

Д. еріткіштің негзіне;

Е. барлық жауап дұрыс

89. Сұйықтықтың ламинарлы ағуын мына заң сипаттайды:

А. Пуазейл;

Б. Ньютон;

С. Эйнштейн;

Д. Гук;

Е. Стокс

90. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз

А. келтірілген қоюлық полимер ерітіндісінің концентрациясына тәуелсіз;

Б. [η]с >10 кезінде ерітінді суландырылған болып саналады;

С. қоюлықтың өлшем бірлігі 1Па· с;

Д. ламинарлы ағу кезінде қабаттардың қозғалыс жылдамдығы шекарадан ағым ортасына кемиді;

Е. [Дл/г]  г/1000 мл көрсетілген ерітінді концентрациясына сәйкес

91. Келтірілген қоюлық есептеледі:

A. η_уд./с;

B. η_отн. – 1;

C. lim(η_уд./с) при с→ 0;

D. η/η₀;

E. дұрыс жауабы жоқ

92. Сипаттамалық қоюлық анықталады:

A. η_уд./с;

B. η_отн. – 1;

C. lim(η_уд./с) при с→ 0;

D. η/η₀;

E. дұрыс жауабы жоқ

93. Полимердің молекулалық массасын анықтау үшін  теңдеуін пайдаланады, ол қалай аталады?

A. Пуазейль

B. Марк-Хаувинк;

C. Хаггинс;

D. Ньютон;

E. дұрыс жауабы жоқ

94. Сұйықтықтың ағуға қарсылық ету қасиеті қалай аталады?

А. тығыздық;

Б. ішкі энергия;

С. жоғарғыикемділік;

Д. вискозиметрия;

Е. қоюлық

95. Келтірілген қоюлықтың концентрацияға тәуелділігі  формуласымен анықталады, ол қалай аталады?

A. Пуазейль;

B. Марк-Хаувинк;

C. Хаггинс;

D. Ньютон;

E. дұрыс жауабы жоқ

96. [η]с >10 кезінде полимер ерітіндісіне … тән

А. макромолекулалардың өзара кіруі;

Б. полимер және еріткіш арасынддағы байқалмайтын контактілер;

С. икемділік;

Д. макромолекулалардың өзара қатынасы;

Е. дұрыс жауабы жоқ

97. Қандай минималды қоюлықты ньютонның минималды қоюлығы деп атайды?

А. полимердің толық бұзылған құрылымына жауап беретін;

Б. ерітіндідегі макромолекулалардың анықталатын конформациясы;

С. полиемердің еріткішпен қатынасына тәуелді;

Д. еріткіш, полимер және температура негізіне тәуелді;

Е. дұрыс жауабы жоқ

98. Натуралды каучуктың макромолекулаларының негізгі құрылымдық топтасуы

А. винилхлоридты;

Б. цис-изомерлі формада изопренді;

С. транс-изомерлі формада изопренді;

Д. акрилонитрильды;

Е. дұрыс жауабы жоқ

99. Қандай жағдайда натуралды каучук ісінеді және ериді?

А. майлы көмірсутектерде және олардың туындысында;

Б.  ароматты көмірсутектерде және олардың туындысында;

С. суда, спиртта, ацетонда;

Д. майлы қышқылдарда;

Е. А және В жауаптары дұрыс

100. Қандай жағдайда натуралды каучук еру алдында ісінбейді?

А. ароматты ж/е майлы көмірсутектерде және олардың туындысында;

Б. майлы қышқылдарда;

С. суда, спиртта, ацетонда;

Д. Б және С жауаптары дұрыс

101. Каучук және резинаны құру негізінде натуралды каучуктың немен байланысы жатыр?

А. хлормен;

Б. хлорсутекпен;

С. кислородпен;

Д. сутекпен;

Е. дұрыс жауабы жоқ

102. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз

А. Хлоркаучук натуралды каучуктың хлорсутекпен байланысының нәтижесінде түзіледі;

Б. Натуралды каучуктың деформациясы көлемнің өзгеруімен жүреді;

С. вулканизация торлы құрылымның пайда болуына әкеледі;

Д. натуралды каучукты созу  жылудың сіңірілуімен жүреді;

Е. 80-100 С температурада натуралды каучук икемділігін жоғалтады және нәзік күйге айналады

103. Поимеризация немесе поликонденсация негізінде алынатын синтетикалық каучуктердің алғашқы мономерлері қалай аталады?

А. гидрокаучук;

Б. хлоркаучук;

С. гидрохлорид каучук;

Д. каучугендер;

Е. дұрыс жауабы жоқ

104. Каучуген шикізаты

А. мұнай газдары;

Б. табиғи газ

С. этил спирті;

Д. тас көмір;

Е. барлық жауап дұрыс

105. Резина бұл …. өнімі

А. каучук вулканизациясының;

Б. натуралды каучуктың хлормен қатынасының;

С.  натуралды каучуктың сутекпен қатынасының;

Д. натуралды каучуктың оттегімен;

Е. натуралды каучуктың озонмен қатынасының;

106. Эбонит бұл каучуктың … вулканизациясымен алынған материал

А. күкіртпен;

Б. Оттегімен;

С. сутекпен;

Д. Озонмен;

Е. хлормен

107. Полимерлі диэлектриктің ұзілуі болаттын сыртқы электрлі поляның минималды қуаттылығы қалай аталады?

А. электрлі беріктілік;

Б. диэлектрлік өткізгіштік;

С. статикалық электризация;

Д. диэлектрлік жоғалтудың коэффициенті;

Е. дұрыс жауабы жоқ

108. Полимерлі материалдар диэлектрлі болып табылады, егер салыстырмалы қарсылық … болса

A. <10^-3 Ом∙см;

B. 10^-3-10³ Ом∙см;

C. 10³-10⁸ Ом∙см;

D. >10⁸ Ом∙см;

E. дұрыс жауабы жоқ

109. Полимерлі материалдар жартылай өткізгіштік қасиетке ие болады, егер салыстырмалы қарсылық … болса

A. <10^-3 Ом∙см;

B. 10^-3-10³ Ом∙см;

C. 10³-10⁸ Ом∙см;

D. >10⁸ Ом∙см;

E. дұрыс жауабы жоқ;

110. Диэлектрикпен толтырылған электрлі конденсатор сыйымдылығының сол кондерсатордың вакуумдағы сыйымдылығына қатынасы қалай аталады?

А. электрлі беріктілік;

Б. диэлектрлік өткізгіштік,

С. статикалық электризация;

Д. диэлектрлік жоғалтудың коэффициенті;

Е. дұрыс жауабы жоқ

111. Полиемрлі диэлектриктердің полярлы молекулаларының сыртқы поляның әсерінен пайда болатын нәтижелейтін электрикалық момент қалай аталады:

А. ориентациялық;

Б. деформационды;

С. диопльді-сегменталды;

Д. диопольді- топтық;

Е. дұрыс жауабы жоқ

112. Беттің сыртқы түрімен байланысты беттің қабілеттілгін көрсететін көрсеткіш қалай аталады

А. жылтырлық;

Б. сыну көрсеткіші;

С. сіңіру көрсеткіші;

Д. бұлдырлық;

Е. дұрыс жауабы жоқ

113. Үлгі арқылы өтетін, бірақ шашырауға байланысты түсу бағытынан ауытқитын жарық саны қалай аталады?

А. жылтырлық

Б. сыну көрсеткіші

С. сіңіру көрсеткіші

Д. бұлдырлық

Е. дұрыс жауабы жоқ

114. ε^* = ε^’ – iε^”  формуласы бойынша не аталады?

А. диэлектрлік жоғалтудың коэффициенті;

Б. жалпыланған диэлектрлік өткізгіштік;

С. диэлектрлік өткізгіштік;

Д. диэлектрлік жоғалтудың бұрышы;

Е. дұрыс жауабы жоқ

115. Полиемрлі диэлектриктердің полярлы емес  молекулаларының сыртқы поляның әсерінен пайда болатын нәтижелейтін электрикалық момент қалай аталады?

А. ориентациялық;

Б. Деформационды;

С. диопльді-сегменталды;

Д. диопольді- топтық;

Е. дұрыс жауабы жоқ

116. Дұрыс тұжырымды көрсетіңіз

А. ЭПР ядроның магнитті моментінің қайта ориентациясымен байланысты көшулермен белгіленген;

Б. жарықты сіңіру аддитивті шама болып табылады;

С. диэлектрлік өткізгіштік сыртқы поляда диэлектрик молекулаларының поляризациясы және ориентациясымен байланысты;

Д. ЯМР электронның магнитті моментінің қайта ориентациясымен байланысты көшулермен белгіленген;

Е. диэлектрлік жоғалтулар келтірілген поляның жиілігіне және температурасына тәуелсіз

117. Өтіп жатқан жарықтың үлгіге түсіп тұрған жарықтқа қатынасы қалай аталады?

А. шағылу;

Б. Сіңіру;

С. шашырау;

Д. сыну;

Е. АБС жауаптары дұрыс

118. Вакуумдағы жарық жылдамдығының материалдағы жарық жылдамдығына қатынасы мынаны көрсетеді:

А. сыну көрсеткішін;

Б. экстинкция коэффициентін;

С. сіңіру коэффициентін;

Д. сіңіру деңгейін;

Е. дұрыс жауабы жоқ

119. Магнитталу интенсивтілігінің магнитті поляның қуаттылығына қатынасы қалай аталады?

А. электронды парамагнитті резонанс;

Б. ядролық магниттық резонанс;

С. мольдік қабылдағыштық;

Д. магниттік қабылдағыштық;

Е. дұрыс жауабы жоқ

120. Полимерлер … болып табылмайды

А. өткізгіштер;

Б. Диамагнетиктер;

С. жартылайөткізгіштер;

Д. Ферромагнетиктер;

Е. парамагнетиктер

 

Дұрыс жауаптардың кілті

Сұрақ номері	Дұрыс жауап
1	D
2	B
3	C
4	E
5	D
6	A
7	B
8	D
9	C
10	B
11	A
12	B
13	D
14	B
15	A
16	B
17	B
18	A
19	D
20	A
21	B
22	C
23	C
24	B
25	A
26	C
27	C
28	A
29	B
30	A
31	A
32	D
33	A
34	B
35	C
36	E
37	E
38	B
39	D
40	C
41	C
42	D
43	E
44	D
45	C
46	D
47	A
48	B
49	A
50	B
51	C
52	E
53	D
54	C
55	D
56	B
57	B
58	A
59	B
60	D
61	C
62	A
63	E
64	B
65	A
66	B
67	A
68	C
69	B
70	A
71	C
72	D
73	D
74	C
75	C
76	C
77	B
78	C
79	D
80	C
81	B
82	A
83	C
84	A
85	C
86	C
87	A
88	E
89	B
90	C
91	A
92	C
93	B
94	E
95	C
96	C
97	A
98	B
99	E
100	D
101	C
102	C
103	D
104	E
105	A
106	A
107	A
108	D
109	C
110	B
111	A
112	A
113	D
114	B
115	B
116	C
117	E
118	A
119	D
120	D