Paul Flory

Po získání doktorátu v roce 1934 se zabýval různými otázkami fyzikální chemie. Ta měla co do činění s kinetikou a mechanismy polymerních látek. Mající co do činění s rozdělením molární hmotnosti, řešením termodynamiky a hydrodynamiky. Kromě toho se mu během roku 1934 také podařilo zjistit, že když se polymerní řetězce budou dále zvětšovat, pokud se smíchají s jinými molekulami, když jsou přítomny. Flory také objevil chápání pojmu „theta“. Jinými slovy, je to hydrodynamická konstanta. S bodem theta, který je interakcí neutrálních objemů. Závěrem k vývoji bodu theta je třeba říci, že byl potvrzen a studován v různých laboratořích mnoha vědci. V celém bodě theta byly studovány jak přírodní, tak syntetické polymery. Díky tomu bylo zajištěno lepší pochopení makromolekul. Pomohlo to s vytvořením základů pod racionálními interpretacemi fyzikálních měření. Měření mají vztah jak k roztokům polymerů, tak ke kvantitativním charakteristikám. Některé práce, které Paul Flory ve své době dokončil, zahrnují vývoj v oblasti kvantitativních korelací mezi řetězci molekul a chemickou strukturou vlastností. To souvisí s tím, jak jsou polymery složeny a z čeho jsou složeny. Jedním z materiálů tvořených polymery jsou plasty. V polovině 30. let 20. století Flory objevil, jak se polymery rozpouštějí v rozpouštědle. Což vede k tomu, že se stávají roztažnými, což je způsobeno silami obou částí polymerů a rozpouštědla. Dokonce se podílel na nalezení řešení polymerů.

Kariéra a polymerní vědaUpravit

Floryho první práce v oblasti polymerní vědy se týkala kinetiky polymerace v experimentální stanici DuPont. Při kondenzační polymeraci zpochybnil předpoklad, že reaktivita koncové skupiny klesá s růstem makromolekuly, a argumentem, že reaktivita nezávisí na velikosti, dokázal odvodit výsledek, že počet přítomných řetězců klesá s velikostí exponenciálně. Kromě polymerace zavedl důležitý pojem přenosu řetězce, aby zlepšil kinetické rovnice a odstranil potíže s pochopením distribuce velikosti polymeru.

V roce 1938, po Carothersově smrti, Flory přešel do Laboratoře základního vědeckého výzkumu na univerzitě v Cincinnati. Tam vypracoval matematickou teorii polymerace sloučenin s více než dvěma funkčními skupinami a teorii polymerních sítí nebo gelů. To vedlo k Floryho-Stockmayerově teorii gelace, která je ekvivalentní perkolaci na Betheho mřížce a ve skutečnosti představuje první práci v oblasti perkolace.

V roce 1940 nastoupil do laboratoře Standard Oil Development Company v Lindenu ve státě New Jersey, kde vyvinul statisticko-mechanickou teorii polymerních směsí. V roce 1943 odešel do výzkumných laboratoří společnosti Goodyear jako vedoucí skupiny pro základy polymerů. Na jaře 1948 pozval Peter Debye, tehdejší vedoucí katedry chemie na Cornellově univerzitě, Floryho, aby přednesl každoroční Bakerovy přednášky. Na podzim téhož roku mu pak bylo nabídnuto místo na fakultě. V roce 1949 byl na Cornellu přijat do pobočky Tau organizace Alpha Chi Sigma. Na Cornellu rozpracoval a zdokonalil své Bakerovy přednášky do svého opus magnum Principles of Polymer Chemistry, který vyšel v roce 1953 v Cornell University Press. Toto dílo se rychle stalo standardním učebním textem pro všechny pracovníky v oboru polymerů a je dodnes hojně využíváno.

Flory zavedl do polymerů pojem vyloučeného objemu, který v roce 1934 zavedl Werner Kuhn. Vyloučený objem se vztahuje k myšlence, že jedna část molekuly s dlouhým řetězcem nemůže obsadit prostor, který je již obsazen jinou částí téže molekuly. Vyloučený objem způsobuje, že konce polymerního řetězce v roztoku jsou od sebe vzdáleny (v průměru) více, než kdyby vyloučený objem neexistoval. Poznání, že vyloučený objem je důležitým faktorem při analýze molekul s dlouhým řetězcem v roztocích, znamenalo důležitý koncepční průlom a vedlo k vysvětlení několika záhadných experimentálních výsledků té doby. Vedlo také ke koncepci theta bodu, souboru podmínek, při nichž lze provést experiment, který způsobí neutralizaci efektu vyloučeného objemu. V bodě theta se řetězec vrátí k ideálním vlastnostem řetězce – interakce na dlouhé vzdálenosti vyplývající z vyloučeného objemu jsou eliminovány, což experimentátorovi umožňuje snadněji měřit vlastnosti na krátké vzdálenosti, jako je strukturní geometrie, potenciály rotace vazeb a sterické interakce mezi blízkými sousedními skupinami. Flory správně určil, že rozměr řetězce v polymerních taveninách by měl velikost vypočtenou pro řetězec v ideálním roztoku, pokud by interakce vyloučeného objemu byly neutralizovány experimentem v bodě theta.

Mezi jeho úspěchy patří originální metoda výpočtu pravděpodobného rozměru polymeru v dobrém roztoku, Floryho-Hugginsova teorie roztoku, a odvození Floryho exponentu, který pomáhá charakterizovat pohyb polymerů v roztoku.

Floryho konvenceEdit

viz Floryho konvence pro podrobnosti.

Při modelování polohových vektorů atomů v makromolekulách je často nutné převádět z kartézských souřadnic (x,y,z) na zobecněné souřadnice. Pro definování příslušných proměnných se obvykle používá Floryho konvence. Například peptidovou vazbu lze popsat pomocí poloh x,y,z každého atomu v této vazbě nebo lze použít Floryho konvenci. Zde je třeba znát délky vazeb l i {\displaystyle l_{i}}.

, vazebné úhly θ i {\displaystyle \theta _{i}}.

a dihedrální úhly ϕ i {\displaystyle \phi _{i}}.

. Použitím vektorového převodu z kartézských souřadnic na zobecněné souřadnice popíšeme stejnou trojrozměrnou strukturu pomocí Floryho konvence.