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      聚醚分子傾向于在水中更好地溶解 因?yàn)樗鼈兒懈嗟难鹾透俚奶荚?/h1>
			
      
				2019-07-18 08:41:04
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      聚醚分子傾向于在水中更好地溶解，因?yàn)樗鼈兒懈嗟难鹾透俚奶荚?。但是這種趨勢(shì)存在非常反直覺(jué)的例外，最著名的是廣泛使用的塑料POM。它具有盡可能高的氧/碳比，但完全不溶。在最新一期的“ 自然通訊 ” 雜志上，來(lái)自阿姆斯特丹大學(xué)和美因茨馬克斯普朗克聚合物研究所的研究人員現(xiàn)在提出了一個(gè)明確的解釋。
      

      聚醚分子傾向于在水中更好地溶解 因?yàn)樗鼈兒懈嗟难鹾透俚奶荚? border=
      

      研究人員特別闡明了我們?nèi)粘Ｉ钪袩o(wú)處不在的聚醚PEG(聚乙二醇)和聚甲醛(聚甲醛)之間的溶解度差異。PEG在用于藥物和化妝品目的的水溶液中具有許多應(yīng)用，例如用于剃須和皮膚護(hù)理的乳膏。POM是一種普遍存在的塑料材料：日常生活中的許多物品都是由POM制成的，用于連接玻璃器皿的顏色鮮艷的Keck夾子也是如此，每個(gè)化學(xué)家都知道。
      

      盡管這兩種聚醚在分子水平上非常相似，但它們?cè)谒芯哂蟹浅Ｏ喾吹娜芙庑?。PEG(重復(fù)單元-CH 2 -CH 2 -O-)是完全可溶的，每個(gè)化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生都可以告訴你原因：PEG中的氧原子帶有輕微帶負(fù)電，這使它們具有親水性。這種解釋似乎通過(guò)可比較的聚合物PPG(聚丙二醇，重復(fù)單元-CH 2 -CH 2 -CH 2 -O-)得到證實(shí)：它含有比PEG 少得多的氧原子，并且溶解性較差，這是完全合乎邏輯的。
      

      但等等：POM(重復(fù)單元-CH 2 -O-)含有比PEG更多的氧原子，因此解釋表明溶解度增強(qiáng)。但是，POM完全不溶!
      

      歸納作為解釋性原則
      

      為了解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)，來(lái)自阿姆斯特丹和美因茨的研究人員結(jié)合使用了飛秒紅外光譜，介電弛豫實(shí)驗(yàn)，量子計(jì)算和計(jì)算機(jī)模擬。
      

      實(shí)驗(yàn)表明，決定溶解度的水 - 聚合物相互作用強(qiáng)烈地取決于聚合物的碳/氧比。有趣的是，量子計(jì)算表明，這種依賴(lài)性不是由于聚合物鏈中氧原子之間的距離。這經(jīng)常被提出 - 這個(gè)想法是PEG中的氧 - 氧距離更好地適合水的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。
      

      在Nature Communications中，研究人員現(xiàn)在表明，碳/氧比和溶解度之間的關(guān)系涉及誘導(dǎo)：氧原子帶負(fù)電，因?yàn)樗鼈儚木酆衔镦溨械南噜徧荚又刑崛‰娮用芏?。在PEG中，每個(gè)氧原子具有兩個(gè)相鄰的碳原子，完全可以處理以從中提取電子密度。然而，在POM中，氧原子必須“共享” 它們之間的碳原子，因此可以提取較少的電子密度。結(jié)果，POM中氧原子上的部分負(fù)電荷約為PEG中的兩倍。因此，誘導(dǎo)的概念將完美地解釋為什么POM的親水性低得多，因此不可溶。
      

      優(yōu)雅的確認(rèn)
      

      為了確認(rèn)氧氣部分電荷的差異確實(shí)解釋了溶解度的差異，團(tuán)隊(duì)中的理論研究人員進(jìn)行了優(yōu)雅的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)。首先，他們模擬了POM分子的溶液，其按預(yù)期沉淀。然后，當(dāng)他們將POM的氧氣電荷改變?yōu)镻EG計(jì)算的氧電荷時(shí)，POM-with-PEG-電荷迅速溶解。
      

      除了解決與日常材料相關(guān)的長(zhǎng)期謎團(tuán)之外，結(jié)果表明誘導(dǎo)效應(yīng)會(huì)對(duì)溶解度產(chǎn)生重大影響?？紤]到這種影響應(yīng)該可以更容易地預(yù)測(cè)未來(lái)的溶解度。
      
			

			
        
      
			
      
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