分子间相互作用1
生物分子的相互作用
生物分子的相互作用生物分子的相互作用是生物体内发生各种生物化学反应和生物过程的基础。
这些相互作用可以是物理性质的，也可以是化学性质的。
它们决定了生物分子的结构、功能以及生理活动的发生和进行。
本文将从分子间相互作用的类型、作用机制以及应用展开讨论。
一、分子间相互作用的类型1. 静电相互作用：生物分子中带电荷的官和偶极子之间的相互作用，如静电力、电荷转移以及电偶极作用。
2. 氢键：质子与氮、氧以及氟等原子之间的作用力，是生物分子自组装和细胞内高度有序结构形成的重要方式。
3. 范德华力：分子间的吸引力，其大小取决于分子之间的极性、偶极子和电荷分布。
4. 疏水作用：不喜水性分子相互间的相互作用，驱使水相聚一起，使非极性物质以及疏水性分子能形成有序的结构。
5. 弱键：包括范德华力、氢键以及疏水作用在内的一系列较弱的相互作用。
6. 共价键：共享电子对，生物体内主要是由于分子结构的稳定而存在。
二、分子间相互作用的作用机制1. 形成生物分子的结构特性：分子间相互作用决定了生物分子的结构特性，包括分子的形状、构象以及空间排列等。
这些结构特性直接影响着生物分子的功能和相互作用。
2. 保持生物体的稳定：分子间的相互作用能够维持生物体内的稳定性。
例如，水分子的氢键网络保持了液体水的凝聚性和高比热容。
3. 调节酶的催化作用：酶与底物之间的相互作用能够提供基于亲和性和专一性的催化条件，实现特定化学反应的高效发生。
4. 蛋白质和配体的结合：蛋白质与其配体之间的相互作用决定了信号传导、细胞识别、基因调控以及药物活性。
三、分子间相互作用的应用1. 药物研发：了解分子间相互作用有助于设计和合成药物分子，通过与靶标分子的相互作用发挥治疗作用。
2. 酶活性调控：研究酶与底物、辅因子等之间的相互作用，以调控酶的活性和功能，为酶工程和催化剂设计提供指导。
3. 蛋白质折叠和蛋白质-蛋白质相互作用：分析分子间相互作用有助于解析蛋白质折叠及其动力学、蛋白质复合物的形成和功能。
高分子中的分子间相互作用
第四章分子间相互作用和超分子组装§4-1 分子间相互作用4-1-1 引言高分子材料中的分子间相互作用是一个庞大而发展迅速的研究课题，也是研究高分子色彩缤纷的凝聚态结构和性能的核心问题。
众所周知，化学是关于物质及其相互转化的科学，生命现象是其最高表现形式。
从1828年人工制备尿素至今的160年中，分子化学已经发展了很多非常复杂和有效的方法，通过以控制和精确的模式打开和组成原子间共价键构造出越来越复杂的分子。
化学工业已成为当今社会造福于人类，同时也给人类带来许多挑战性课题的最重要的工业部门之一。
现代化学与十八、十九世纪的经典化学相比，其研究内容、研究方法、研究特点已不可同日而语。
现代化学的显著特点之一是从宏观进入微观，从静态研究进入动态研究，从个别、细致研究发展到相互渗透、相互联系的研究，从分子内的原子排列向分子间的相互作用发展，新近不久出现的超分子化学就是现代化学生机勃勃发展的最新分支和充满希望的代表。
1987年，美国科学家C.J.Pederson，D.J.Cram，和法国教授J.M.Lehn因在超分子化学研究中的突出贡献而获得诺贝尔化学奖。
J.M.Lehn教授在获奖演说中为超分子化学作了简要注释：超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间相互作用缔结而成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学。
简而言之，超分子化学是研究多个分子通过非共价键（次价键）作用而形成的功能体系的科学。
如果说分子化学是建立在共价键基础上的，那么超分子化学就是建立在分子间非共价键基础上的学科。
该学科的目标是要对分子间相互作用加以控制。
超分子化学是一门新兴的处于近代化学、材料科学和生命科学交汇点的前沿科学。
它的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等）的发展密切相联，而且与分子自组装（双分子膜、胶束、DNA双螺旋等）、分子器件和新颖有机材料的研究息息相关。
从某种意义上讲，超分子化学超越了分子化学，淡化了有机化学、无机化学、生物化学、和材料科学相互之间的界限，着重强调了具有特定结构和功能的超分子体系，将四大基础化学有机地合为一个整体，融会贯通。
分子相互作用解析
分子相互作用解析引言分子相互作用是化学领域中的一个重要概念，它描述了分子之间的相互作用力，决定了物质的性质和行为。
本文将从分子间的三种主要相互作用力出发，即范德华力、离子键和共价键，分析它们的特点和作用机制。
一、范德华力范德华力是分子间最常见的相互作用力，它是由分子间的电子云引起的。
根据分子间的电子云分布情况，范德华力可以分为两种类型：吸引力和排斥力。
1. 吸引力范德华力当两个分子靠近时，它们的电子云会发生重叠，形成一个共享的电子云区域。
这个共享的电子云区域会在两个分子之间形成一个电子云密度的峰，产生吸引力。
这种吸引力被称为吸引力范德华力，是分子间的主要吸引力之一。
2. 排斥力范德华力当两个分子靠得很近时，它们的电子云会发生排斥，形成一个电子云密度的凹陷。
这种电子云的凹陷会产生排斥力，阻止分子之间过于靠近。
这种排斥力被称为排斥力范德华力。
范德华力的作用机制是通过分子间的电子云重新分布来实现的。
当分子靠近时，电子云会重新排列，形成吸引力或排斥力，进而影响分子间的相对位置和结构。
二、离子键离子键是由正负电荷之间的相互作用形成的一种化学键。
离子键的形成需要有正离子和负离子之间的吸引力。
离子键的作用机制是由于正离子和负离子之间的电荷差异。
正离子具有较少的电子，而负离子具有较多的电子。
因此，正离子会吸引负离子，形成离子键。
离子键通常是非常强的化学键，具有高熔点和良好的溶解性。
离子键的特点是具有电荷的不对称性和吸引力的强度。
由于离子键是通过正负电荷之间的相互作用形成的，因此离子键通常是在离子化合物中出现的，如氯化钠和硫酸钠等。
三、共价键共价键是由共享电子对形成的一种化学键。
共价键的形成需要两个原子共享它们外层电子的形成。
共价键的作用机制是两个原子通过共享电子对建立一种相对稳定的状态。
共价键的特点是共享电子对的形成和电子云的重叠。
共价键通常比离子键和范德华力强，但比离子键弱。
共价键的强度取决于原子之间的电负性差异。
分子间相互作用介导
分子间相互作用介导涉及多种类型的分子间作用力，主要包括：
1.偶极-偶极相互作用：这是两个具有永久偶极的分子间的相互作用。
2.偶极-诱导偶极相互作用：这种相互作用发生在一个极性分子和一个非极性分子之间。
非极性分子在极性分子的电场中可以被诱导而极化。
3.伦敦力（色散力或诱导偶极－诱导偶极相互作用）：这是两个非极性分子间的相互作用。
每个分子中的电子运动受到另一分子的影响而互相被诱导，这种力是F.W.伦敦首先用量子力学算出的。
这些分子间的相互作用使分子能在低温时成为凝聚态，也是范德瓦耳斯方程中a的来源，所以也统称为分子间的范德瓦耳斯力。
由于分子间存在相互作用，使得气体在压力较高时偏离理想气体定律。
此外，介导相互作用分子是指通过介导作用相互作用的分子。
介导作用是指某些分子通过与其他分子发生特定的化学或生物学反应，从而介导了不同分子之间的相互作用。
这些分子可能是细胞内的信使分子、激素、酶、受体、细胞因子等，也可能是细胞外的信号分子、荷尔蒙、免疫球蛋白、抗原等。
超分子化学--分子间相互作用
以反式二苯乙烯为例,分别计算了如图1 所示的4种不同的分子堆积方式引起的分子 轨道劈裂程度。结果显示,沿分子长轴与短 轴较小程度的平移（Ⅰ和Ⅱ）和以分子长轴 为轴转动（Ⅲ）都不能有效地减小偶极间的 相互作用；最有效地减小偶极间相互
作用的方法是以分子堆积方向为轴转动一个分子 ( Ⅳ)。随着转动角度的增加,分子二聚体最低激发 态的能级劈裂逐渐减小,如图2所示, 第二激发态 可以跃迁回到第一激发态, 极大地促进了聚集体 中基态与激发态之间的偶极耦合, 有利于发光效 率的提高(吸收光谱较单分子有弱的红移)。当旋 转角度为90°时, 能级劈裂会消失, 聚集体的发 光性质将会与单分子相似, 如图3所示。最近我们 在实验方面观察到了这类交叉结构聚集体(命名为 “X-聚集”)的光学性质。
调控分子堆积模式提高固态发光效率的研究 增大分子间距离实现高效率发光
增大分子间的距离可以有效地减弱相邻激子 (偶极)的相互作用，具体的方法：(1)在发色团上引 入较大的取代基团；(2) 采用扭曲的发光分子结构。 实际上，这种方法类似于将发光分子分散在母体材 料中，减弱相邻分子间激子(偶极)相互作用。 由图4 (A)和(B)可见, 2B2N-DSB虽然在晶体中 相邻的两个分子仍然是沿长轴平行堆积的, 但是这 两个分子长轴间的距离很大, 为a = 0.83 nm,远远 大于1,4-二苯乙烯苯(trans-DSB)晶体中两个分子长 轴间的距离(根据晶胞参数计算: 介于0.38～0.48 nm)；2B2N-DSB旋涂薄膜的光致发光效率为73%,
正离子-苯环相互作用
正离子-吲哚相互作用
这种作用力不仅在晶体结 构中得到证明,在溶液体系 中通过NOE效应也很好的 证明了侧链的弯曲,说明正 离子-芳环作用的存在。
正离子-苯酚基团相互作用X NhomakorabeaXX=
分子之间是如何作用的
分子之间是如何作用的分子之间的相互作用是理解许多物理和化学过程的关键。
这种相互作用包括范德华力、氢键、疏水相互作用、静电相互作用、共价键等等。
这些作用力在分子的结构和功能中起着至关重要的作用。
一、范德华力范德华力是分子间相互作用的一种基本形式，它源于分子间的静电相互作用。
当两个原子或分子相互接近时，它们会感受到一种吸引力，这就是范德华力。
这种力主要与分子或原子的电负性和极化率有关。
范德华力可以分为三种类型：色散力、诱导力和取向力。
二、氢键氢键是一种特殊的分子间相互作用，它涉及到氢原子和其他原子或分子之间的相互作用。
在一个氢键中，氢原子与一个电负性原子（如氮、氧或氟）成键，而这个电负性原子又与另一个电负性原子或氢原子成键。
这样，氢原子就与两个不同的原子或分子相互作用，形成了氢键。
氢键比范德华力更强，也具有更高的选择性。
三、疏水相互作用疏水相互作用是水溶液中分子间相互作用的一种形式，它源于分子间的非极性区域。
当一个分子的非极性区域与另一个分子的极性区域相互接近时，它们会形成疏水相互作用。
这种相互作用会导致分子的聚集或蛋白质的折叠。
四、静电相互作用静电相互作用是分子间相互作用的一种形式，它源于分子间的电荷分布不均匀。
当两个带电荷的分子相互接近时，它们会感受到一种静电吸引力。
这种相互作用在生物分子中特别重要，例如在DNA的双螺旋结构中。
五、共价键共价键是分子间相互作用的最强形式，它涉及到原子间的共享电子。
在一个共价键中，两个原子通过共享一对电子来相互连接。
这种连接是稳定的，因为共享电子的键合能量远远低于两个原子单独存在时的能量。
共价键的形成通常涉及原子间的近距离接触，并需要一定的能量来激发电子以形成共享电子对。
六、配位键配位键是一种特殊的共价键，涉及到金属原子或离子与配位基之间的相互作用。
在一个配位键中，金属原子或离子提供了一个空轨道，而配位基提供了孤对电子。
这些电子被金属原子或离子捕获，形成了稳定的配位键。
表明分子间存在相互作用
表明分子间存在相互作用
分子间存在相互作用是由于分子之间的电荷分布和电荷间的相互作用力所导致的。
这些相互作用可以分为以下几种类型：
1. 静电相互作用，分子中的正电荷和负电荷之间存在相互吸引力，这种相互作用被称为静电相互作用。
例如，正电荷的氢原子与负电荷的氧原子之间的相互作用导致水分子的形成。
2. 范德华力，范德华力是一种由于分子之间的瞬时电荷引起的吸引力。
分子中的电子云不断运动，导致分子的瞬时电荷分布不均匀，从而在附近的分子上产生暂时的极化。
这种极化引起了分子之间的吸引力，称为范德华力。
3. 氢键，氢键是一种特殊的相互作用，它在分子间形成强烈的电荷吸引力。
氢键通常发生在含有氢原子的分子与带有强电负性的原子（如氧、氮或氟）之间。
例如，水分子中的氢原子与相邻水分子中的氧原子形成氢键。
4. 疏水相互作用，疏水相互作用是指非极性分子之间的相互作用。
在水中，非极性分子倾向于聚集在一起，以减少与水分子之间
的相互作用。
这种相互作用被称为疏水相互作用。
5. 离子相互作用，当存在带正电荷和带负电荷的离子时，它们之间会发生相互作用。
正负电荷之间的吸引力导致离子形成离子晶体或离子化合物。
总的来说，分子间的相互作用是由于电荷分布和电荷间的相互作用力所导致的。
这些相互作用在化学反应、物质性质和分子结构中起着重要的作用。
化学中的分子互作及其作用
化学中的分子互作及其作用化学是关于物质结构和性质的科学，而分子是物质的基本单位。
在化学中，分子之间的相互作用是非常重要的一个方面，它们决定了化学反应的发生、物质的性质、结构和功能等。
本文将介绍化学中的几种分子间相互作用及它们在化学中的作用。
1. 电子共享作用电子共享是一种共价化学键的形成，它是一种共同拥有一对电子的分子间的相互作用。
在这种相互作用中，分子间的原子通过共享电子对来形成化学键。
例如，氢气分子就是由两个氢原子共同拥有一个电子对而形成的。
共价键在化学中是非常常见的一种分子间相互作用。
2. 静电相互作用静电相互作用是物体间由于电荷分布而产生的吸引或排斥力。
当两个电荷不同的分子靠近时，它们之间会产生吸引力。
当两个电荷相同的分子靠近时，它们之间会产生排斥力。
静电相互作用在生物体系中也非常重要，例如，蛋白质分子和核酸分子之间的相互作用就是静电相互作用。
3. 氢键相互作用氢键是一种很弱的分子间相互作用，但在生物体系中非常重要。
氢键是通过氢原子与氧原子、氮原子或氟原子形成的弱的相互作用。
在许多化合物中，氢键对于其结构和性质的确定都扮演着重要的角色。
4. 范德华相互作用范德华相互作用是分子间由于分子内部的电荷不对称而产生的相互作用。
它是一种很弱的相互作用，但在分子的结构和性质中起着重要作用。
例如，一些非极性分子间就会产生范德华相互作用。
这些相互作用在化学中起着非常重要的作用。
它们决定了分子间化学反应的发生、物质的性质、结构和功能等。
例如，化学反应中往往需要一些能量来破坏原子间的键，而这些能量往往来自于分子间相互作用的消失。
因此，相互作用在化学反应的发生中起着至关重要的作用。
结论分子间相互作用是化学中一个非常重要的方面。
电子共享、静电相互作用、氢键相互作用和范德华相互作用等相互作用在分子的结构和性质中起着重要作用。
更深入地了解相互作用的性质和作用，将有助于我们更好地理解化学反应、物质性质、结构和功能等。
物理化学中的分子间相互作用
物理化学中的分子间相互作用物理化学是化学和物理学的交叉领域，涉及到物质的结构、物理性质以及化学反应等方面。
分子间相互作用是物理化学中的一个重要概念，它对分子的性质与反应具有重要影响。
一、分子间相互作用的种类分子间有电荷间相互作用、静电作用、范德华相互作用、氢键相互作用、离子键相互作用等多种形式。
这些相互作用形式各异，但都对物质性质产生着直接或间接的影响。
1. 电荷间相互作用分子中带电的部分产生的吸引或排斥力，就是电荷间相互作用。
此类相互作用直接决定了分子中的电性质。
2. 静电作用两个分子间因带电而引起的相互作用力，称作静电作用。
这种相互作用形式不仅仅影响了晶体的结构，同时对多种化学反应的进行也产生了影响。
3. 范德华相互作用范德华力是分子之间的一种引力，包括氢气分子中的范德华力、纯甲烷烃分子间的范德华力、液体分子间的范德华力等很多种情形，都与范德华相互作用不可缺少。
4. 氢键相互作用氢键是一种由一位质子和跟随其后的非负离子与另一个带负电的化学基团之间产生的弱的相互作用之一。
这种相互作用对分子中氢键形成后的结构性质和化学反应等需要进行综合分析。
5. 离子键相互作用离子键是由对极性化学成分分子中的亲电性分子或原子与负电性分子或原子引起的一种极强的相互作用。
离子键的形成与分子的极性有关，且通常会有更多的离子键结构出现。
这样的相互作用对于晶体结构的稳定有着重要性，同时也与化学反应相关。
二、分子间相互作用在生物学中的应用生物化学研究中，分子间相互作用尤其重要，生物分子中的化学反应和功能保持着各自的相互关系。
例如，蛋白质能够与DNA 相互作用，从而实现基因的开关功能；碳水化合物与蛋白质可以形成糖蛋白，从而实现生命过程中的能量传递；核酸与氨基酸分子则构成了复杂的生化反应网络。
三、分子间相互作用在物质科学中的应用物质科学中，分子间相互作用是物质性质的重要决定因素。
例如，在设计新型药物时，研究药物分子与受体之间的相互作用，可以更好地预测药物分子的药效和毒性；在发展新型塑料材料方面，研究分子链长度和分子结构的影响，控制分子链间的相互作用，有助于提高塑料的强度和韧性。
生物大分子之间和生物体之间的相互作用
生物大分子之间和生物体之间的相互作用生物大分子是构成生物体的基本组成部分，包括蛋白质、核酸、多糖等。
这些生物大分子之间和生物体之间相互作用的方式多种多样，且相互关联，构成了生物体的复杂结构和功能。
本文将从分子水平和整体水平两个层面探讨生物大分子之间和生物体之间的相互作用。
一、分子水平上的相互作用1. 热力学相互作用热力学相互作用是生物大分子之间最基本的相互作用方式，涉及分子间的能量转移和平衡。
生物大分子分子间的相对位置、速度和能量都会影响它们之间的相互作用。
常见的热力学相互作用有范德华力、静电相互作用和氢键等。
范德华力属于一种弱作用力，指的是无电荷分子之间的吸引力。
生物大分子间的范德华力主要来自分子间的感生电荷相互引力，这种作用力往往随着距离的增加而衰减。
静电相互作用是指电荷间的作用力，可以是弱作用力也可以是强作用力。
在生物大分子间，静电相互作用是很常见的，这是因为生物大分子中存在许多带电荷的基团。
氢键是生物大分子之间最常见的相互作用力，也是相比其他弱作用力更加稳定的一种。
氢键在生物大分子分子间的形成机制中尤为重要。
2. 构象相互作用构象相互作用是生物大分子间的重要相互作用之一，指的是生物大分子的构象配置相互影响。
生物大分子在水中存在时会与周围的水分子产生水合作用来维持它们的构象。
除此之外，生物大分子自身的构象也能够影响到它们相互作用的方式。
例如，在某些情况下，蛋白质的结构构象会通过分子自身的转变导致蛋白质之间的相互作用发生变化。
3. 光学相互作用光学相互作用是一种重要的相互作用力，指的是生物大分子通过吸收或发射光线来进行相互作用。
光学相互作用最典型的例子就是生物体内色素分子所吸收的光线。
许多生物体内的反应都需要光学相互作用的参与。
例如，光合作用是通过生物体内的叶绿体中的叶绿素来进行的。
二、整体水平上的相互作用1. 代谢相互作用代谢相互作用指的是生物体内不同代谢产物之间的相互作用。
生物体内的代谢产物往往具有不同的化学性质，因此它们之间的相互作用也会有所不同。
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硬 ， 而 聚 乙烯 醇分 子 较 柔 软 ，故 纤 维 素 不 溶 于水 而 聚 乙烯 醇则 极 易 溶 解 于 水 。
溶解度与聚合物的极性相关，通常呈现“极
性相近”的规律。非晶态的非极性或弱极性 聚合物通常溶于非极性或极性小的溶剂，如 天然橡胶溶于苯，聚苯乙烯溶于甲苯；而对 于非晶态的极性聚合物，则是极性与其相近 的极性溶剂才能使其溶解，如聚氯乙烯溶于 四氢呋喃，而不溶于非极性的辛烷，也不溶 于非极性较大的甲醇。这是因为溶剂与聚合 物的极性相近，也就是它们分子间相互作用 类型相近，又符合“相似相容”的规律。
成为优良的纤维材料；内聚能密度290~420J/cm3之 间的聚合物，分子间作用力居中，适合于塑料使用。 由此可见，分子间作用力的大小，对聚合物的强度、 耐热性和聚集态结构都有很大的影响，因而也决定 着其使用性能。 其实，聚合物的分子间作用力更常用另一个物 理量—溶度参数表示。溶度参数δ定义为内聚能密度 的平方根，即 δ=（CED)½ [(J/cm3) ½ ]
它们的Tg分别是104℃、100℃。对于这些主链上 全为C-C的碳链高分子，主要涉及的还是侧基对柔 性的影响。 侧基的极性，对分子链的内旋转和分子间的相互 作用都会产生很大的影响。侧基的极性越强，Tg 越高。一些烯烃类高聚物的Tg与取代基极性的关 系如下表所示。
高聚物 线性聚乙烯 Tg/℃ -68 取代基 无 取代基的偶极矩×10-18 /(C·m) 0
极性
极性：极性指一根共价键或一个共价分子中
电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均 匀，则称改键或分子为极性；如果均匀，则 称为非极性，物质的一些物理性质（如溶解 性，熔沸点等）与分子的极性相关。可以用 偶极矩表示极性大小，键偶极矩越大，表示 键的极性越大；分子的偶极矩越大，表示分 子的极性越大。因此，极性大小变化可以显 示偶极矩的变化。
的 继 续 进行 ，溶 剂 分 子 不 断 向 高 聚 物内 层 扩 散 ，必 然 就 有 愈 来 愈 多 的链 单 元 与溶 剂 分 子 混 合 ，使 得 高 分 子 链 间 的距 离 逐 渐 增 大 ，链 间 的相 互 作 用 力 逐 渐 减 少 ，致 使 愈 来 愈 多 的链 单 元可 以 松 动 。当 整 个 高 分 子 链 中 的 所 有 链 单 元 都 已摆脱 相 邻 分 子 链 间 的作 用 ，整 链 就 松 动 了 ，就 可 以 发 生 缓 慢 向 溶 剂 中 的扩 散 运 动 ，高 分 子 与溶 剂 分 子 相 混 合 ，最 后 完 成 溶 解 过 程 ，形 成 均 一 的 高分子溶液。 当 溶 剂 钻 入 高分 子 线 团 里 面 ，就 好 象 高分 子 链 单 元 作用 着 相斥 的 力 ，这 种斥 力 把 一 个 个 高 分 子 链拆开，实际上这种斥力
极 性 对 高 分 子 相 互 作 用 影 响 很 大， 表 现 在 对分 子 运 动、柔 性、玻 璃 化 转 变 温 度（Tg）、熔 点（Tm）、熔 融 热（ΔH）、 拉 伸强 度、冲 击 强 度、溶 解 等 物 理 量 的 影响。 下面从如下几个方面讨论极性相 互作用的重要性及其对高聚物的结构 和性能的影响。
内聚能密度（CED） CED= ΔE/V 它可用于比较不同种高分子内分子间作用 力的大小。下表列出了部分线型聚合物的内 聚能密度。
聚合物 聚乙烯 聚异丁烯 丁苯橡胶 聚丁二烯 天然橡胶 聚苯乙烯 CED/(J•cm-3 ) 260 272 276 276 280 306 聚合物 聚甲基丙烯酸甲酯 聚乙酸乙烯酯 聚氯乙烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 尼龙66 聚丙烯腈 CED/(J•cm-3 ) 347 368 381 477 774 992
对于晶态聚合物，溶解一般比非晶态聚合物
来的困难，这是因为晶区分子排列规整、堆 砌紧密，溶剂分子难以渗入聚合物内部。通 常要在聚合物熔点附近，待聚合物晶区结构 破坏后，聚合物才能在溶剂中发生溶胀和溶 解。如高密度聚乙烯120℃下溶于四氢萘， 全同聚丙烯130℃下溶于十氢萘，这些是非 极性和弱极性晶态聚合物的溶解情况。对于 极性较大的晶态聚合物，不需要升高温度也 能溶解，但要选择强极性的溶剂。如室温下 聚对苯二甲酸乙二醇酯溶于间甲苯酚，聚己 二酰己二胺溶于甲酸。
衡量分子间作用力的方法
分子间作用力的大小通常采用内聚能或内聚
能密度来衡量。内聚能定义为克服分子间作 用力，把1mol液体或固体分子移到其分子间 的引力范围之外所需要的能量 ΔE= ΔHv-PΔV或ΔE=ΔHv-RT 式中，ΔE是内聚能； ΔHv是摩尔蒸发热； RT是转化为气体时所做的膨胀功PΔV。 对于低分子化合物，其内聚能近似等于恒融 蒸发热或升华热，可以直接由热力学数据估 计其内聚能密度。单位体积内的内聚能称为
一、极性对柔性的影响
高分子链的柔性是分子链能够改变其构象的
性质。在高分子主链上引入取代基将改变分 子链间和链内的相互作用，从而影响高分子 链的柔性，取代基的极性不同对柔性有不同 的影响 取代基的极性大小决定着分子内和分子间相 互作用力的大小。极性越大，非键合原子之 间的相互作用就越强，不仅使内旋转势垒 ΔE增加，而且使内旋转构象间的势能差ΔU
四、极性对强度的影响
拉伸强度（ σ t） 拉伸强度定义：是在规定的实验温度、湿度和实
验速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷直 至断裂前试样承受的最大载荷P与试样横截面（宽 度b和厚度d的乘积）的比值，即P/bd。 极性对拉伸强度的影响： 高分子材料的强度上限 取决于主链化学键力和分子链间的作用力，在一 般情况下，增加高分子的极性或形成氢键可以使 其强度提高。例如，高密度聚乙烯的拉伸强度只 有21.6~38.2MPa,聚氯乙烯因有极性基因，拉伸强 度只有49MPa，尼龙610有氢键，拉伸强度为
聚丙烯 聚丙烯酸 聚氯乙烯
聚丙烯腈
-10 106 87
104
-CH3 -COOH -Cl
-CN
0 1.68 2.05
4.00
此外，增加分子链上极性基团的数量，也能提高 高聚物的Tg，但当极性基团的数量超过一定值后， 由于它们之间的静电斥力超过吸引力，反而导致 分子链间距离增大，Tg下降。
三、极性对溶解度的影响
溶解过程
在高聚物与溶剂接触初期，由于高 分 子 链 很 长 ，高 分 子 间 相 互 缠 结 ， 作 用 力 很 大 ， 不 易 移 动 ，所以高 分 子 不 会 向 溶 剂 中 扩散 。 但 是 高 分 子 链 具 有 柔 性 ，链 段 由 于 热 运 动 而 产 生 空 穴 ，这 些 空 穴 很 快就 被 从 溶 剂 中 扩 散 而来 的溶 剂 小 分 子 所 占据 ， 高 聚 物 体 积 胀 大— 溶 胀 。 此 时 ，整 个 高分 子 链 还 不能 摆 脱 相 互 之 间 的作 用 而 向 溶 剂 分 子 中 扩 散 。不过，随着溶胀
也增加，分子链柔性变差。例如：聚丙烯 腈分子链的柔性比聚氯乙烯差，聚氯乙烯分 子链的柔性又较聚丙烯差。 极性取代基的比例越大，即沿分子链排布距 离小或数量多，则分子链内旋转困难，柔性 越差。例如：聚氯丁二烯的柔性大于聚氯乙 烯，聚氯乙烯的柔性又大于聚1,2-二氯乙烯。 分子链中极性取代基的分布对柔性也有影响， 如：聚偏二氯乙烯的柔性大于聚氯乙烯，这 是由于前者取代基对称排列，左旁式、右旁 式具有相同的位能，内旋转较易所致。
高 分 子 相 互 作 用 的 特 点 及 意 义
高分子材料与工程1201班
前言
高 分 子 间 相 互作 用 与 小 分 子 之 间 的 相 互作 用 有 明 显 的 差 别 ， 突 出 表 现 在 高 分 子 间 的相 互 作 用非 常 强 ， 导 致 高 分 子 物 质 在 凝 聚态 结 构 和诸 多性 能 上 明 显 地 有 别 于 小 分 子 物 质 。 因 此 在 高 分 子 物理课 程 的 教 学 中 ，介 绍 好 高 分 子 间 的相 互 作 用 对 理 解 高 聚 物 的结 构 及 结 构 与性 能 之 间 的关 系 都 极为 重要 。分子间相互作用体现在分子 间相互作用力。
从这些数据可以看出，内聚能密度的大小与
聚合物的物理性质之间存在着明显的对应关 系。内聚能密度小于290J/cm3 时，由于它 们的分子链上不含有极性基团，分子间作用 力主要是色散力，分子间相互作用较弱，分 子链的柔顺性较好，使这些材料易于变形， 富有弹性，可用作橡胶（聚乙烯除外，由于 它易于结晶而失去弹性，只能用作塑料）； 内聚能密度大于420J/cm3 的聚合物，由于 分子链上有强极性基团，或者分子链之间能 形成氢键，分子间作用力大，因而具有较好 的机械强度和耐热性，再加上分子链结构比 较规整，易于结晶、取向，使强度更高，
目录
分子间相互作用力 极性
极性对高聚物结构和性能的影响
1、极性对柔性的影响 2、极性对玻璃化转变温度的影响 3、极性对溶解度的影响 4、极性对强度的影响 衡量分子间作用力的方法 拉伸强度测量方法 冲击强度测量方法
分子间相互作用力
范德华力：是永远存在于分子间或分子内非键合
二、极性对玻璃化转变温度的影响
主链的柔性是决定高聚物玻璃化转变温度最重要
的因素，凡是能够降低链柔性的各种因素都能提 高玻璃化转变温度。从上一节《极性对柔性的影 响》中可知，取代基极性越大或比例越大，柔性 越差，所以，在碳链高分子中，当侧基的极性小 时，链结构单元间相互作用很弱，而当侧基体积 也较小时，主链内旋转空间位阻小，这样的高分 子链较柔顺，Tg较低。如：聚乙烯、聚丙烯的Tg 分别是-68℃、-10℃。当侧基的极性增加或体积增 大时，高分子链的柔性变差，如：含有较强极性 侧基的聚丙烯腈、含有较大侧基的聚苯乙烯，它 们的柔性比聚乙烯、聚丙烯要差，Tg相对较高，
为58.8MPa，在某些例子中，极性基因或氢
键的密度越大，则强度越高。如尼龙66的拉 动，材料的拉伸强度虽然提高，但呈现脆性。
（ 聚氯乙烯）（ 高密度聚乙 Nhomakorabea） 冲击强度(σi) 冲击强度的定义：是衡量材料韧性的一种指