当前课程知识点:材料学概论 > 第9讲 高分子及聚合物材料(一) > 9.3 从结构层次看聚合物 > 9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构
注意我们刚才可以看到
对高分子化合物链长
有没有侧基 有没有分叉
刚才链长不同 有没有分叉
侧基用不同的
原子集团来取代
都会改善它的性能
那么下边我们看聚丙烯
我们把聚乙烯
这个图是聚乙烯跟聚丙烯做比较
我们看聚乙烯它是一个长链
一个长链
那么团结起来像一碗面条一样
它可能有分叉
这是聚乙烯的情况
但是一个链它都是一致的
我们看聚丙烯
聚丙烯它也可以认为
它中间是个有芯的
组成一个四面体
中间是个碳
中间是个碳
它分出这四个顶点出来
我们看看它都是不一样的
这都是不一样的
那么你
对于乙烯来讲
它起码有两个是一样的
为什么两个是一样
中间是个碳链
这边碳链长 这边碳链短
可以认为它是不一样的
但是它上边两个氢都是一样的
都是一样的
它有两边是一样的
那么你如果碳链做一个轴
这两个氢它是对称的
这两个氢都是对称的
这是它的特点
对于聚丙烯
丙烯来讲 聚丙烯来讲
你看看它中间是个碳
碳这边是个氢
这边是个甲基
这俩已经不一样了
碳链
如果碳链长度不一样
这边长 这边短
所以从碳中心出来
这四个顶点它都不是一样的
由于它四个顶点都是不一样的
因此聚丙烯
它有区别于聚乙烯的
其它的特点
其它的特点
它这四个都是不一样的
它不能像聚乙烯这样
以碳链为轴
两边都是对称的
两边都是对称的
它不一样
这就是由于它
聚丙烯有特点
它有所谓的不对称的碳原子
什么叫做不对称的碳原子
不对称的碳原子
就是跟碳相连接的这四个基
这四个顶点它都不一样
把这种碳原子
叫做不对称的碳原子
不对称的碳原子
按其结构
有左手型和右手型之分
有左手型和右手型之分
这也是高分子材料
一个特有的特点
高分子材料所特有的特点
那么聚丙烯
它可以有三种不同的立体构型
立体构型
哪三种立体构型
我们刚才讲了以碳链
比方说碳链有一个平面
XZ平面
占据XZ平面
那么它占据XZ平面
我们就看看甲基跟氢
它可以在XZ平面的同一边
甲基都在同一边
也可以甲基在同一边来看甲基
一个甲基 一个氢
一个甲基 一个氢
还可以这甲基跟氢
在平面的两边随机排列
这就组成三种不同的立构形式
一种叫做全同立构
一种叫做间同立构
一种叫做无规立构
什么叫做全同立构
就是聚丙烯中的甲基
被配置在碳主链的同一侧
我们刚才讲了
如果把碳链
作为一个XZ平面
那么甲基
在平面的同一侧
把这就叫做全同立构
如果是一个甲基 一个氢
一个甲基 一个氢
一个甲基 一个氢
你这边是一个甲基 一个氢
那边
也是一个甲基 一个氢
一个甲基 一个氢
把这种叫做间同立构
聚丙烯中的甲基
规则相间的分布在碳主链两侧
还有一种叫做无规立构
就是聚丙烯中的甲基
被随机配置在碳主链的两侧
碳主链的两侧
那么我们看看
这三种不同的立构形式
这三种不同的立构形式
那么除了有这种
三种立构的形式以外
还有所谓的左手的和右手的
那么左手的右手的形式是什么
比方说我以碳链为
你左手 按照左手排列
比方说以碳链为大拇指方向
从氢到甲基 从氢到甲基
从氢到甲基
按照顺序排列
符合右手的就是右手型的
如果我以大拇指
指向碳链方向
氢到甲基 氢到甲基
氢到甲基 氢到甲基
按照顺序这么排列
符合左手的就是左手型的
符合右手就是右手型的
左手型和右手型
它的对称规律是不一样的
照镜子一样 照镜子
左手的照到右手
右手照到左手
但是你把这种
左手右手的空间里面
它是不一样的
一种大拇指指向碳链
从甲基的氢
如果符合右手的就是右手型
从甲基到氢
如果符合左手的叫左手型
照镜子 左手照到右手
右手照到左手
照镜子右手照到左手
左手照到右手
它是一样的
但是把它拿到空间里边来
它就不一样了
左手是左手 右手是右手
就跟像螺丝钉是一样
有些部位
比方说煤气灶
它为了防止小孩们来动
它故意做成什么
做成左手型的
那么你用右手越拧越紧
越拧越紧
左手右手是客观存在
不是因为你人为的看法不一样
所以它是客观存在的
有左手型 右手型
那为什么原因
由于不对称碳的存在
除了有全同立构
间同立构 无规立构以外
还有左手型 右手型
这是它特有的这种性质
所决定的
那么我们看液晶分子
液晶分子应该讲
它是个小分子
为什么是个小分子
它的分子量
往往在一万以下
它的组成的原子数
也就是几个原子
到几十个原子的样子
液晶分子
一个是向列液晶
一个是层列液晶
一个是胆甾型的液晶分子
胆甾型的液晶分子
我们说你液晶分子
液晶分子
我们平常液晶显示器
用的液晶分子
平常我们液晶显示器
用的液晶分子
我刚才讲了它是个低分子
它为什么低分子
它几个 它几十个原子
它分子量小于五千
小于一万
这种叫做小分子
或者低分子的
它液晶分子
它也是分几个部分所组成的
小分子
那向列液晶也是这样
四部分所组成
哪四部分所组的
一个是刚硬的
一个苯环部位 它是刚硬的
尾巴是烯
戊烯 什么丁烯这些
它是单键 碳键单链的
那么软的跟硬之间
有个腰部 有个连接部分
这是第三种
第四个最重要的
它有个极性基
有个极性基
我们刚才讲了一个氢
是个氢
你看这图上
碳跟氮它是个氰基
极性基
因为它在元素周期表
碳跟氮它的位置不一样
它的电负性不一样
那么负电荷肯定是偏
偏向于谁
偏向于电负性大的
你比方说氰基
碳跟氮所组成的氰基
那个极性基肯定负电荷
肯定朝着氮方向走
所以液晶分子
从可以看到
它几部分组成的
一部分是苯环
胸部它是扁平的
一个尾巴它是烷
碳单链所组成的
戊烷 什么丁烷这些
它碳单链
硬的软的部分有腰部
是连接部分
再有个极性基
它是三部分所组成的
它三部分所组成的
液晶分子它是这样
由于有一个苯环
所组成的一个扁平的一个胸部
液晶分子愿意靠着胸
这样比较稳定
它就有一定的趋向了
有一定的趋向
那么正因为它平常有一定的趋向
它有一个位置
加上电场可以改变它的位置
为什么加上电场可以改变位置
它对极性基起作用
它对极性基起作用
加了正电场
它负电荷就靠它
加了负电场
它正电荷就靠它
所以用电场控制极性基
因此控制液晶的趋向
液晶趋向不一样
光线过来以后
它就会强弱不一样了
红绿蓝的彩色滤光片
就产生不同的颜色了
红绿蓝三个象素
亚象素组成起来
红绿蓝不一样
就产生所需要的颜色了
它是道理
它是个小分子
那么这里边我刚才讲了
液晶分子有三种
一个是向列的
一个是层列的
一个是胆甾相系列的
现在用的液晶分子
全部都是向列型的
那么层列型的
层列型就是说
你向列型的就是一个跟着一个
鱼贯而行
一个跟着一个的这种
但是一个跟着一个
它愿意胸部贴着胸部
这样它有一定的趋向
那么层列型的是什么
除了它向列型的特点以外
由于它的胸部比较刚硬
苯环比较多
因此它愿意
所有的液晶分子
都愿意胸部贴着胸部
贴着胸部
这样就是
层列型的
除了向列以外它还有层列
那么我们现在给的
胆甾相系列
胆甾相系列是什么特点
它是有不对称的碳原子
不对称的碳原子存在
注意打星的碳原子
在液晶分子里边可以看到
打星的碳原子
一边是个碳 一边是个甲基
注意 一边是个甲基
一边是C2H5
那么这边是个氢
那边是个很长的什么
很长的是个骨骼
三个都不一样
由于不对称的碳原子
出来的四面体的角上
它都是不是一样的原子
不是一样的原子团
因此把它叫做什么
不对称碳原子
有了不对称的碳原子
因此这种液晶分子
就是个什么
它就具有了左旋性和右旋性
左旋性和右旋性它是这么来的
有了左旋性和右旋性
可以看到不对称碳原子存在
导致光学各项异性
一个是符合左手的
一个是符合右手的
左手右手不一样
因此光学性能也是不一样的
你比方将来对偏光控制什么
这些都有
这是由于不对称的碳原子的存在
影响排列
我们知道
螺旋性
左旋右旋对药品来讲
历史上还出过什么事故
是不是
有些孕妇为治病
吃了吃错了
吃错了药了
左旋右旋
结果产生了婴儿都是畸形婴儿
历史上有故事
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业






