4. Cấu trúc tinh thể điển hình của vật rắn Mục tiêu:
4.4. Cấu trúc của polyme
Khác với cấu trúc tinh thể các vật rắn đã xét, trong đó mỗi đơn vị cấu thành (ơ cơ sở) tạo nên từ một vài nguyên tử (ion, phân tử), polymer được tạo nên từ rất nhiều phân tử, mỗi phân tử lại có thể tạo bởi hàng triệu nguyên tử, lấy
polyetylen phân tử, mỗi phân tử lại có thể tạo bởi hàng triệu nguyên tử. Lấy polyetylen (C2H4)n làm ví dụ : mỗi phân tử của polyetylen cấu tạo bởi các liên kết đồng hóa trị mạnh và có hướng giữa cacbon và hyđro:
Liên kết theo cho phân tử polyetylen mạch kín. Nếu liên kết kép giữa hai nguyên tử C “mở” sang hai phía: Lúc đó có thể sẽ có vơ hạn các phân tử liên kết với nhau, cho một mạch hở dạng:
Mạch polymer tạo thành thớ gọi là mạch thẳng. Tuy nhiên, khái niệm “thằng” chỉ là tương đối bởi vì góc tạo bởi giữa các liên kết của nguyên tử cacbon là 109,5º giống như trong kim cương
Cần lưu ý rằng, không phải lúc nào mạch polymer cũng thằng, giá trị n trong công thức phân tử đạt từ 103 đến 106, vì vậy có những mạch dài đến 10μm. Liên kết giữa các mạnh trong polymer thực hiện bằng lực van der Waals.Thường thường polymer là vật liệu vơ định hình , tuy nhiên khi các mạch sắp xếp theo một tự xác định sẽ được polymer tinh thể . Quá trình”kết tinh” của polymer phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể và cấu trúc của các mạch thành phần.
Trong thực tế, khơng có được polymer hồn tồn trật tự (tinh thể). Giữa các vùng trật tự bao giờ cũng tồn tại những vùng khơng trật tự (vơ định hình). Đó là polyme bán tinh thể vùng sắp xếp trật tự trong polymer cũng cấu tạo từ các ô cơ sở .