软物质复习题
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5.请简要推导和说明高分子弹性体熵弹性的本质？
分子间距离不变，即分子间相互作用不变，只需考虑由于分子构象改变而引起的内 能和熵的改变。
6. 请简要说明高分子溶液的 spinodal 和 binodal 相分离的特点？
7. 请举例说明影响高分子 Tm 和 Tg 的主要因素， 以及这些因素对塑料和纤维性 质的影响？ 答：影响 Tg 的因素：1）主链的柔性 2）取代基 3）构型 4）分子量 5）链间的相 互作用 影响 Tm 的因素：1）链结构 2）分子链的刚性 3）分子链的对称性和规整性 8. 请简要说明蛋白质的多级结构以及各级结构的特点？ 答：蛋白质的分子结构可划分为四级，以描述其不同的方面： 一级结构：组成蛋白质多肽链的线性氨基酸序列。 特点：肽键具有部分双键的 性质， 所以整个肽单位是一个刚性的平面结构。在多肽链的含有游离氨基的一端 称为肽链的氨基端或 N 端， 而另一端含有一个游离羧基的一端称为肽链的羧基端 或 C 端。 二级结构：依靠不同氨基酸之间的 C=O 和 N-H 基团间的氢键形成的稳定结构， 主 要为α螺旋和β折叠。特点：多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构。 三级结构： 通过多个二级结构元素在三维空间的排列所形成的一个蛋白质分子的 三维结构。特点：多肽链在三维空间中沿多个方向进行盘绕折叠，形成十分紧密 的近似球形的结构，分子内部的空间只能容纳少数水分子，几乎所有的极性 R 基都分布在分子外表面，形成亲水的分子外壳，而非极性的基团则被埋在分子内 部，不与水接触。 四级结构：用于描述由不同多肽链（亚基）间相互作用形成具有功能的蛋白质复 合物分子。特点：亚基的立体排布、相互作用及接触部位的布局。亚基之间不含 共价键，亚基间次级键的结合比二、三级结构疏松，因此在一定的条件下，四级 结构的蛋白质可分离为其组成的亚基，而亚基本身构象仍可不变。 9.液晶的定义；液晶相的分类。列举 2 种表征液晶相的方法及各液晶相的特征。 答：液晶：在某一温度范围可以实现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。 1 向列型液晶 液晶的分类如下：1）热致液晶○ 液晶的棒状分子之间只是互相平 等排列。但它们的重心排列是无序的，在外力作用下发生流动，很容易沿流动方 2. 层列型液晶 向取向，并且互相穿越○ 层内分子长轴互相平行，而且垂直于层 3 胆 面， 分子质心在层内的位置无一定规律， 这种排列称为取向有序， 位置无序 ○ 固醇液晶 每层中分子长轴彼此平行， 而且与层面平行。 不同层中分子长轴方向 不同，分子的长轴方向逐层依次向右或向左旋转过一个角度；2）溶致液晶 由 两种或两种以上的组分形成的液晶，其中一种是水或其它的极性溶剂。这是将一 种溶质溶于一种溶剂而形成的液晶态物质。 典型的溶质部分是由一个具有一端为 亲水基团， 另一端为疏水基团的双亲分子构成的，如十二烷基磺酸钠或脂肪酸钠 肥皂等碱金属脂肪盐类等。 偏光显微镜法： 利用液晶态的光学双折射现象， 在带有控温热台的偏光显微镜下， 可以观察液晶物质的织构，测定转变温度。所谓织构，一般指液晶薄膜（厚度约 10-100 微米）在光学显微镜，特别是正交偏光显微镜下用平行光系统所观察到 的图像，包括消光点或者其他形式的消光结构乃至颜色的差异等。 热分析法： 热分析研究液晶态的原来在于用 DSC 或者 DTA 直接测定液晶相变时的 热效应及其转变温度。缺点是不能直接观察液晶形态，并且少量杂质也会出现吸 热峰或者放热峰，影响液晶态的准确判断。除此之外还有，X 射线衍射、电子衍 射，核磁共振，电子自旋共振，流变学和流变光学等手段。
软物质复习题
1. 请描述液体在固体表面润湿பைடு நூலகம்wetting)与去润湿(dewetting)的条件？液体和液 体之间的铺展性质如何计算？
答：润湿有三种类型，即沾湿、浸湿与铺展。
沾湿条件：
（△G<0，Wa≥0）
Gsl lg sg
Wa l g s g s l
c g-l
一定温度和压力条件下只有吉氏自由焓减少的过程才能自发进行，故铺展条件 为：
哈金斯（Harkins）定义起始铺展系数为: 据上式，铺展条件为：
Si 0
2. 请简要说明吉布斯吸附随表面活性剂浓度变化的三个区域主要性质？
3. 请简单推导高分子自由连接链均方末端距，以及等效自由连接链的库恩链段 长度和特征比的关系？ 答：特征 Cn 比定义为无扰链与自由连接链均方末端距的比值，即 Cn=h02/nl2。 4. 请简单说明排斥体积的定义，以及排斥体积受温度影响下高分子溶液中链尺 寸 R 和链段长度 N 的关系。 答： 排除体积是溶液中聚合物分子之间排斥作用的量度， 它是一个统计概念， 相 当于在空间中一个高分子线团排斥其它线团的有效体积。
10. 表面张力的定义； 列举 2 种表面张力的测量方法。 解释现象 “葡萄酒的眼泪” 。 答：表面张力：是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界 1 电导法 本法仅适合于表面活性较强的离子 线上的张力。表面张力测量方法：○ 表面活性剂 CMC 的测定，以表面活性剂溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度 的平方根作图，曲线的转折点即 CMC。溶液中若含有无机离子时，方法的灵敏 2 光散射法 光线通过表面活性剂溶液时，如果溶液中有胶束粒子存 大大下降。○ 在，则一部分光线将被胶束粒子所散射，因此测定散射光强度即浊度可反映溶液 中表面活性剂胶束形成。以溶液浊度对表面活性剂浓度作图，在到达 CMC 时， 浊度将急剧上升， 因此曲线转折点即为 CMC。 利用光散射法还可测定胶束大小(水 合直径)，推测其缔合数等。但测定时应注意环境的洁净，避免灰尘的污染。 葡萄酒的眼泪：由于酒精的挥发速度高于水分，当酒精挥发后，酒杯内壁酒液的 水分表面张力就会越来越高，在张力的作用下，酒液被拉扯成一道道酒泪，并在 自身重量的作用下徐徐下滑。 由于葡萄酒还含有残糖和甘油，这些黏性物质也会 影响到酒泪的密度及下滑速度。残糖和甘油的含量越高，酒泪的分布越密集， 下 滑的速度越缓慢。 11. 请解释结构因子和散射矢量. 答：结构因子：定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数， 即 晶体结构对衍射强度的影响因子（structure factor）。 散射矢量：它反映了原子将 X 射线向某一个方向散射时的散射效率，一般用 q 表示:q = 4πsinө/λ。
浸湿条件： G s l s g （△G≤0，Wa≥0 Wa 是浸湿功） 铺展条件： S
s g s l
Wi s g s l
lg
（s≥0
s 是铺展功）
液体与液体之间的铺展：内聚时两个单位液面消失，所以，内聚功在数值上等于 该变化过程表面自由能变化值的负值 W G (0 2 )
5.请简要推导和说明高分子弹性体熵弹性的本质？
分子间距离不变，即分子间相互作用不变，只需考虑由于分子构象改变而引起的内 能和熵的改变。
6. 请简要说明高分子溶液的 spinodal 和 binodal 相分离的特点？
7. 请举例说明影响高分子 Tm 和 Tg 的主要因素， 以及这些因素对塑料和纤维性 质的影响？ 答：影响 Tg 的因素：1）主链的柔性 2）取代基 3）构型 4）分子量 5）链间的相 互作用 影响 Tm 的因素：1）链结构 2）分子链的刚性 3）分子链的对称性和规整性 8. 请简要说明蛋白质的多级结构以及各级结构的特点？ 答：蛋白质的分子结构可划分为四级，以描述其不同的方面： 一级结构：组成蛋白质多肽链的线性氨基酸序列。 特点：肽键具有部分双键的 性质， 所以整个肽单位是一个刚性的平面结构。在多肽链的含有游离氨基的一端 称为肽链的氨基端或 N 端， 而另一端含有一个游离羧基的一端称为肽链的羧基端 或 C 端。 二级结构：依靠不同氨基酸之间的 C=O 和 N-H 基团间的氢键形成的稳定结构， 主 要为α螺旋和β折叠。特点：多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构。 三级结构： 通过多个二级结构元素在三维空间的排列所形成的一个蛋白质分子的 三维结构。特点：多肽链在三维空间中沿多个方向进行盘绕折叠，形成十分紧密 的近似球形的结构，分子内部的空间只能容纳少数水分子，几乎所有的极性 R 基都分布在分子外表面，形成亲水的分子外壳，而非极性的基团则被埋在分子内 部，不与水接触。 四级结构：用于描述由不同多肽链（亚基）间相互作用形成具有功能的蛋白质复 合物分子。特点：亚基的立体排布、相互作用及接触部位的布局。亚基之间不含 共价键，亚基间次级键的结合比二、三级结构疏松，因此在一定的条件下，四级 结构的蛋白质可分离为其组成的亚基，而亚基本身构象仍可不变。 9.液晶的定义；液晶相的分类。列举 2 种表征液晶相的方法及各液晶相的特征。 答：液晶：在某一温度范围可以实现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。 1 向列型液晶 液晶的分类如下：1）热致液晶○ 液晶的棒状分子之间只是互相平 等排列。但它们的重心排列是无序的，在外力作用下发生流动，很容易沿流动方 2. 层列型液晶 向取向，并且互相穿越○ 层内分子长轴互相平行，而且垂直于层 3 胆 面， 分子质心在层内的位置无一定规律， 这种排列称为取向有序， 位置无序 ○ 固醇液晶 每层中分子长轴彼此平行， 而且与层面平行。 不同层中分子长轴方向 不同，分子的长轴方向逐层依次向右或向左旋转过一个角度；2）溶致液晶 由 两种或两种以上的组分形成的液晶，其中一种是水或其它的极性溶剂。这是将一 种溶质溶于一种溶剂而形成的液晶态物质。 典型的溶质部分是由一个具有一端为 亲水基团， 另一端为疏水基团的双亲分子构成的，如十二烷基磺酸钠或脂肪酸钠 肥皂等碱金属脂肪盐类等。 偏光显微镜法： 利用液晶态的光学双折射现象， 在带有控温热台的偏光显微镜下， 可以观察液晶物质的织构，测定转变温度。所谓织构，一般指液晶薄膜（厚度约 10-100 微米）在光学显微镜，特别是正交偏光显微镜下用平行光系统所观察到 的图像，包括消光点或者其他形式的消光结构乃至颜色的差异等。 热分析法： 热分析研究液晶态的原来在于用 DSC 或者 DTA 直接测定液晶相变时的 热效应及其转变温度。缺点是不能直接观察液晶形态，并且少量杂质也会出现吸 热峰或者放热峰，影响液晶态的准确判断。除此之外还有，X 射线衍射、电子衍 射，核磁共振，电子自旋共振，流变学和流变光学等手段。
软物质复习题
1. 请描述液体在固体表面润湿பைடு நூலகம்wetting)与去润湿(dewetting)的条件？液体和液 体之间的铺展性质如何计算？
答：润湿有三种类型，即沾湿、浸湿与铺展。
沾湿条件：
（△G<0，Wa≥0）
Gsl lg sg
Wa l g s g s l
c g-l
一定温度和压力条件下只有吉氏自由焓减少的过程才能自发进行，故铺展条件 为：
哈金斯（Harkins）定义起始铺展系数为: 据上式，铺展条件为：
Si 0
2. 请简要说明吉布斯吸附随表面活性剂浓度变化的三个区域主要性质？
3. 请简单推导高分子自由连接链均方末端距，以及等效自由连接链的库恩链段 长度和特征比的关系？ 答：特征 Cn 比定义为无扰链与自由连接链均方末端距的比值，即 Cn=h02/nl2。 4. 请简单说明排斥体积的定义，以及排斥体积受温度影响下高分子溶液中链尺 寸 R 和链段长度 N 的关系。 答： 排除体积是溶液中聚合物分子之间排斥作用的量度， 它是一个统计概念， 相 当于在空间中一个高分子线团排斥其它线团的有效体积。
10. 表面张力的定义； 列举 2 种表面张力的测量方法。 解释现象 “葡萄酒的眼泪” 。 答：表面张力：是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界 1 电导法 本法仅适合于表面活性较强的离子 线上的张力。表面张力测量方法：○ 表面活性剂 CMC 的测定，以表面活性剂溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度 的平方根作图，曲线的转折点即 CMC。溶液中若含有无机离子时，方法的灵敏 2 光散射法 光线通过表面活性剂溶液时，如果溶液中有胶束粒子存 大大下降。○ 在，则一部分光线将被胶束粒子所散射，因此测定散射光强度即浊度可反映溶液 中表面活性剂胶束形成。以溶液浊度对表面活性剂浓度作图，在到达 CMC 时， 浊度将急剧上升， 因此曲线转折点即为 CMC。 利用光散射法还可测定胶束大小(水 合直径)，推测其缔合数等。但测定时应注意环境的洁净，避免灰尘的污染。 葡萄酒的眼泪：由于酒精的挥发速度高于水分，当酒精挥发后，酒杯内壁酒液的 水分表面张力就会越来越高，在张力的作用下，酒液被拉扯成一道道酒泪，并在 自身重量的作用下徐徐下滑。 由于葡萄酒还含有残糖和甘油，这些黏性物质也会 影响到酒泪的密度及下滑速度。残糖和甘油的含量越高，酒泪的分布越密集， 下 滑的速度越缓慢。 11. 请解释结构因子和散射矢量. 答：结构因子：定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数， 即 晶体结构对衍射强度的影响因子（structure factor）。 散射矢量：它反映了原子将 X 射线向某一个方向散射时的散射效率，一般用 q 表示:q = 4πsinө/λ。
浸湿条件： G s l s g （△G≤0，Wa≥0 Wa 是浸湿功） 铺展条件： S
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Wi s g s l
lg
（s≥0
s 是铺展功）
液体与液体之间的铺展：内聚时两个单位液面消失，所以，内聚功在数值上等于 该变化过程表面自由能变化值的负值 W G (0 2 )