А.Ю. Гросберг, А.Р. Хохлов - Физика в мире полимеров (1119325)
Текст из файла
Серия «Библиотечка «Квант» основана и 1980 г. БГ»К 22.38 Г88 УДК 839721(023) РЕДАКНИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ.' Академик )О. Л. Осипьян (председатель), доктор физика-математических наук Л. И. Бузднн (ученый секретарь), академик Л. А. Л',- рнкосов, академик А. С. Воровик-романов, академик Б.
К. Вайнштейн, заслуженный учитель РСФСР Б. В. Воздвиженский, академик В. Л. Гинзбург, академик Ю. В. Гуляев, академик А. П. Ершов, профессор С. П. Капица, академик А. Б. Мигдал, академик Гд П. Новиков, академик АПН СССР В. Г. Разумовский„академик Р. 3. Сагдеев, нрофессор и. А. Охтородинсьий. академик С. Л.
Соболев, члсннорреспондент ЛН СССР )(. К. Фалдеев Ре це н хе нт доктор химических наук С. Г, Стородрйчсн Г88 я~РИфс7, в мирефПдфнмерои.— М.: Наука. Гл. Ред. грин.-магг'. лиг.,! 989: — "208 с.— (Ь-чка «Квант»; гьш. 74) 18В)чт ог-02-0! 4082- ! йй радателастно Наука . Гла! нлк недаккнн Еттт ко-катеаатнксскоя атиеято уса, ! 888 18Б)хт 8-02-0! 6082-! рассказйвается о современном состоянии конформапионной З ', -В'З Гтйтй)вейянсеипй фкаи)СИ ЪО«рОМОЛСКуЛ.
Раееиптрепм хан фуил ' " ' дамейтальна(е вопрЪсйфиаики синтетических гомополиие(ов-- гибкость полимерной цепи, объемные эффекты и динамические свойства полимерных систем, так и проблемы физики основных биополимсров — ДЕ)К и белков. Большое ттнимат~не уделено пояснению качественных представлений о свойствах полимерных систем. Длн преподавателей вузов и техникумов, учителей средних школ, учашихся старших классов.
, (604(ЮООО-)46 055(02)-ОО Предисловие 1' л а н а Глава Г л з в з 3. ПОЛИМЕРЫ В ~КИВОЙ ПРИРОДЕ Г л а в а 4. 5!АТЕМАТНКД ПРОСТОГО ПОЛИМЕРЕ!ОГО !. 2. КАК ВЫГЛЯДИТ МОЛЕКУЛА ПОЛИМГРД? 1.1. Полимеры -- длинные молекулярные цспя (9). 1.2. Гибкость полимерной пепи (11). 1.3.
Механизмы гибкости (14). 1.4. »Портрет» цолвмерного илубка (!5) 1.5. Гетерополнмеры в разветвленные макромолекулы (17). 1.6. Кольцевые макромолекулы и тонологи щскве аффекты (16). 1.7. Как получают макромолекулы? (20). КАКИЕ БЫВД!ОТ ПО?!Ид!ЕРНЫЕ ВЕЕ(ЕСТВЛ? 2.1. »Традиционные» агрегатные состояния и полимеры (24). 2.2. Возможные состояния полямерных веществ (26). 2.3. Пластмассы (29). 2.4. Полимерные волокна (32).
2.5. Полимерные игидкне кристаллы и сверхвысокопрочвые волокна (37). 2.6. Полвмсрные растворы (40). 3.!. Немного о воде, о любви к ней и о водобоязни (42). 3.2. Молекулы нз головь1 и хвоста (44]. 3.3. Молекулярная биологии и молекулярная архитектура (49). 3.4. Белки, РНК и ДНК вЂ” молекулы-манииы (5!). 3.5. Химическое строение белков, ДНК в РЫК (52).
3 б. Первичная, вторичная и третичная структуры бнополимерои (54). 3.7. Глобулярные белки-ферменты (60) 3.6. Третичные струи- гуры других биополнясров (63). 3.9. Физика н биология (63). КЛУБКА 65 4.1. Матемзтика в физике (бз). 4.2. Ан»лщия полнмернг»й це!щ броуновскому движению (ббЕ 4.3. Размер палииерио»ь клубка (69). 4 4. Вывод закона »квадратного кориа» (71). 4.5. П, ргнгтеятизя даяна а зффсктввиыя се»цент (73).
4.6. Плотность полимерного клубка а козьеи~- Г л а в а 6. Г!РОБЛЕМА ИСКЛ10ЧЕННОГО ОБ'ЬЕМ ) 108 6,1. Линейная память и объемные взаимодюь ставя (198). 6.2. Проблема исключенного обьема; постановка задачи (111) 6.3. Плотносзь клубка и столкновения звеньев (113). 6,4, Хо роший растворитель, плохой растворнтсль, 0- условия (115). 6.5. Набухание полимерного клубка в хорошем растворителе (!16). 6.6. Эф. фект нскшочеиного объема в полуразбавлсниом растворе (1!9). КЛУБКИ И ГЛОБУЛГй 7.1.
Что такое переход клубок — глобула? (122). 7.2. Свободная энергия глобулы (!24). 7.3. Энергия взаиьюдейстния звеньев (!25). 7.4. Энтропийный вклад (126). 7.5. Коэффициент набухания а (128). 7.6. Переход клубок — глобула (132). 7.7. Предпереходное разбухание (!34). 7.8. Экспериментальные наблюдения перехода клубок — глобула (135). 7.9. Динамика перехода клубок — глобула (!37). 7. К). Некоторые обобщения (138). 7.11, Коллапс полимерных сечок (139). 7.12. Глобулярное состояние двуспиральной ДНК (144). 7.!3. О глобулярном состоянии белков и о копформацнониых переходах в глобуляриых белках (!46).
122 Глава 7. Г л з в а 8. ДИНАМИКА ПОЛ!ЛИБР)16!Х ЖИДКОСТЕЙ 15! 8.1. Вязкость (151), 8.2. Свойство вязкоупругости (152), 8 3. Модель рептацпй (155). 8.4. Максимальное время релаксации (!57). 8.5. Модуль Юнга сетки квазисшнвок (166). 8.6. Трубка (!62). 5.7. Максимальное время релаксации полимерного расплава в модели рептаций (163). 8.8 Вязкость полимерного расплава и коэффициеат самодвффузни в модели рептацнй (!66), 5чй Теория рептаций н ре- рацнонпые режимы полгтертко раствора (76). 4.7.
Гауссово распределеике (78). Г л в в а 5. ФИЗИКА ВЫСОКОЭЛАСТИЧНОСТИ 5.!. Колумб открыл .. натуральный каучук (81). 5.2. Свойство зысокоэластичпости (82). 5.3. Открытие вулкзнизации (84). 5.4. Синтетический каучук (87). 5.5. Высокоэлзстнчность и растяжение атлельной полимерной цепочки (88). 5.6. Энтропия (92). 5 7. Энтропийная упругость идсалыюго газа (95). 5 8. Свободная энергия (97). 5.9. Энтропийная упругость полимерной цепи (98). 5.!О. Энтропийная упругость полимерной сетка (99). 5.11, Эффект Гуха — Джоуля и тепловые явления при деформации каучука (105).
зультатм зкспсриментов (167). 8.10. Теория рептаций и гель-злектроФорез ДНК (16!), Г л а с а 9. ПОЛИМЕРЫ Р! ПРОИСХОЖЛЕНИВ ЖИЗН11 9.!. Эволюция (!72). 9.2. Картина биологической знолюции с молекулярной точки зрения (173). 9.3. Зарождение»кивни и звал»опия Все. ленной (!75). 9.4. Химическая зволюция на ранней Земле (!77). 9.6.
Предбвологнческая зволюцни: полимеры тобъеда»от» друг друга (179). 9.6. Переичная полимернзация: можно ли случайно написать»Р»айну и мир»2 (181). 9.7. Спонтанное нарушение симметрии, аапомяпание случайного выбора (!84). 9.8. Право- левая асимметрии живой природм (186). 9.9. Запоминание случайного вмбора, созданис новой инФормации, творчество (186). 9.10. Заключение. Что вепоннтнор (!88), 172 Список литературы 208 П р и л о ж е н и е.
ФРДКТАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ— НОВЫЙ МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЯЗЫК 190 ФИЗИКА ГГОЛИМВРОВ И БР!ОФИЗИКА В ТВОРЧЕСТВЕ ИЛЬИ МИХАЙЛОВИЧЛ ЛИФВ(И((А 197 Итак, «Физика в мире полимеров». Япр полимеров? Не слишком ли претенциозно« В самом деле, что такое полимеры«Наверное, первое, что придет в голову в ответ на этот вопрос, это — полиэтиленовые пакетики. Ну, еще пластмассы. И еще резина и все, что из нее делают. И искусствеииые волокна и синтетические ткани. И, кстати, натуральные волокна и обычные ткани. И целлюлоза — древесина и бумага.
Оболочка аэростата, летавшего в атмосфере Венеры, и искусственные клапаны, вживляемые в сердце человека . Достаточно, может быть, сказать, что общее количество производимых в настоящее время искусственных полимерных материалов всевозможных техиических пазначений уже превышает (правда, только по объему, а не по массе) суммарпое количество выплавляемых черных и цветных металлов. Короче говоря, уже один только технические приложения привлекли бы к полимерам большой интерес — ие меньший, чем, скажем, к полупроводиикам. Но для полимеров техпические приложения — ие главное.
Главное — мир живой природы, жизнь. Ведь сейчас уже школьники знают, что вся «гепетическая ипформация» — - ш>формация о том, кому что «иа роду написано», т. е. кому быть кошкой, а кому собакой, кому мальчиком и кому девочкой, сведения о цвете кожи, глаз и волос — все это и мпогое другое записывается и хранится в молекулах пол>«мера, который называется ДНК (дезоксирибопуклеиповая кислота). Совремеппая биология рассматривает живую клетку как своего рода фабрику, прекрасно сбзлансироваииучо и работающую под управлением ДНК.
Но и в основе всех псполпительных устройств па этой фабрике (химических, механических, электрических„оптических и всяких ипых) опять- таки полимеры — - молекулы белков. А е>це из полимеров состоят рога и копыта, кожа и волосы и многое, мпогое другое. Впрочем, важно для иас пе только и пе столько то, что полимеры часто встречаются в живой природе. Ва>кпее, что 6 они в живой природе на самых главных ролях. И посвященная ДНК книжка М. Д. Франк-Камепецкого из Библиотечки «Квант» (выпуск 25) нс только в шутку называется «Самая главная молекула».
Чтобы понять справедливость такого определения, нужно хотя бы немножко вспомнить многовековуюисторию титанических усилий лучших умов человечества, в;е глубже проникавших в загадку жизни и всевозможных се проявлений. Аристотель и Леонардо да Винчи, Дарвин ч Вор... И вот, в ХХ веке (особенно после открытия в !953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком двойной спирали ДНК) биология достигла молекулярного уровня.
И стали, наконец, открываться удивительно простые ответы на фундаментальнейшие вопросы. И все эти ответы (все!) оказались так илп иначе связанными со свойствами полимеров. Ну хорошо, скажет читатель, убедили. Важная вешь полимеры. Можно, наверное, говорить и про мир полимеров. Но при чем здесь физикаг Что ж, вопрос резонный. Но прежде чем пытаться яа него ответить, скажем еще вот что. Мы не хотели бы выглядеть здесь сухими прагматиками, думаюшими, что важно и нужно только то, что для чего-нибудь полезно. Бесспорно, заниматься в науке стоит и тем (а может быть — в первую очередь тем), чго просто интересно. Кстати, хорошо развитый вкус в этом деле почти никогда не обманывает — подлинно интересное редко оказывается бесполезным.
Так вот, физика полимеров очень интересна. Красивые эффекты, глубокие физические аналогии и ясный физический смысл сложных закономерностей — собственно, именно об этом мы постарались рассказать в данной книге. О приложениях же лучше нас смогут написать другие: о синтетических полимерах — химик, о биологических— «молекулярный» биолог. Но, впрочем, не будем и зпя скромничать: хорошо понять химию высокомолекулярных соединений нли молекулярную биологию без физики полимеров трудно, если пе невозможно; специалисты этих областей физику полимеров знают и гак или иначе используют для решения своих задач — подчас весьма эффективно.
В истории науки о полимерах был даже такой период (40 — 50-е годы наше~о века), когда физика полимеров ра ь вязалась в основном химиками по образованию. В этой гвчзп трудно пе упомянуть имя выдающегося американского физико-химика П. Флорн ()908 — )982), которь1й вошел в историю пауки прежде всего благодаря своим основопо!!агающим работам по физике полимеров. За этн работы оп был удостоен Ноб!елевской премии 1974 года Однако со временем разделение труда в науке привело к !ому, что физика полимеров оформилась кш( виол!ю самостоятельная обласгь.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
