Paul Flory

Nadat hij in 1934 was gepromoveerd, hield hij zich bezig met allerlei vraagstukken op het gebied van de fysische chemie. Dit had te maken met de kinetiek en mechanismen van polymere stoffen. Te maken hebbend met de verdeling van molaire massa, oplossing van thermodynamica en hydrodynamica. Bovendien kon hij in 1934 ontdekken dat polymere ketens blijven groeien als ze worden gemengd met andere moleculen als die aanwezig zijn. Flory ontdekte ook het begrip van de term “theta. Met andere woorden, is de constante van hydrodynamica. Met het theta punt dat is de neutrale volumes interacties. Tot besluit van de ontwikkeling van het theta punt is het bevestigd en bestudeerd in een verscheidenheid van laboratoria door vele wetenschappers. Zowel natuurlijke als synthetische polymeren zijn bestudeerd in het theta-punt. Hierdoor werd een beter begrip van macromoleculen verkregen. Het hielp bij het leggen van basis onder rationele interpretaties van fysische metingen. De metingen hebben zowel betrekking op de oplossingen van polymeren als op de kwantitatieve eigenschappen. Een van de werkzaamheden die Paul Flory in zijn tijd heeft verricht, is de ontwikkeling van kwantitatieve correlaties tussen de ketenmoleculen en de chemische structuur van eigenschappen. Dit heeft te maken met de manier waarop polymeren zijn samengesteld en wat uit polymeren is samengesteld. Een door polymeren gevormd stuk materiaal is plastic. In het midden van de jaren 1930 ontdekte Flory hoe polymeren in een oplosmiddel worden opgelost. Dit leidt tot het uitrekken, wat veroorzaakt wordt door de krachten van zowel de polymeren als het oplosmiddel. Hij had zelfs deel aan het vinden van een oplossing voor polymeren.

Carrière en polymeerwetenschapEdit

Flory’s vroegste werk in de polymeerwetenschap was op het gebied van polymerisatiekinetiek bij het DuPont Experimental Station. Bij condensatiepolymerisatie betwistte hij de veronderstelling dat de reactiviteit van de eindgroep afnam naarmate het macromolecuul groeide, en door te stellen dat de reactiviteit onafhankelijk was van de grootte, kon hij het resultaat afleiden dat het aantal aanwezige ketens exponentieel afnam met de grootte. Naast polymerisatie introduceerde hij het belangrijke concept van ketenoverdracht om de kinetische vergelijkingen te verbeteren en moeilijkheden bij het begrijpen van de polymeergrootteverdeling op te lossen.

In 1938, na de dood van Carothers, verhuisde Flory naar het Basic Science Research Laboratory aan de Universiteit van Cincinnati. Daar ontwikkelde hij een wiskundige theorie voor de polymerisatie van verbindingen met meer dan twee functionele groepen en de theorie van polymeernetwerken of gels. Dit leidde tot de Flory-Stockmayer theorie van gelering, die overeenkomt met percolatie op het Bethe-rooster en in feite het eerste artikel op het gebied van percolatie is.

In 1940 trad hij in dienst van het Linden, NJ laboratorium van de Standard Oil Development Company waar hij een statistisch mechanische theorie ontwikkelde voor polymeermengsels. In 1943 vertrok hij naar de onderzoekslaboratoria van Goodyear als hoofd van een groep die zich bezighield met de grondslagen van polymeren. In het voorjaar van 1948 nodigde Peter Debye, toen voorzitter van de afdeling scheikunde aan de Cornell University, Flory uit om de jaarlijkse Baker Lectures te geven. In de herfst van datzelfde jaar kreeg hij een baan aangeboden bij de faculteit. In 1949 werd hij op Cornell ingewijd in het Tau Chapter van Alpha Chi Sigma. Op Cornell werkte hij zijn Baker Lectures uit en verfijnde deze tot zijn magnum opus, Principles of Polymer Chemistry, dat in 1953 werd gepubliceerd door Cornell University Press. Dit werd al snel een standaardtekst voor alle medewerkers op het gebied van polymeren, en wordt tot op de dag van vandaag nog steeds veel gebruikt.

Flory introduceerde het concept van uitgesloten volume, bedacht door Werner Kuhn in 1934, op polymeren. Uitgesloten volume verwijst naar het idee dat een deel van een molecuul met een lange keten geen ruimte kan innemen die reeds door een ander deel van hetzelfde molecuul wordt ingenomen. Uitgesloten volume zorgt ervoor dat de uiteinden van een polymeerketen in een oplossing (gemiddeld) verder uit elkaar liggen dan wanneer er geen uitgesloten volume zou zijn. De erkenning dat het uitgesloten volume een belangrijke factor was bij de analyse van lange-keten moleculen in oplossingen betekende een belangrijke conceptuele doorbraak, en leidde tot de verklaring van verschillende raadselachtige experimentele resultaten van die tijd. Het leidde ook tot het concept van het theta-punt, de reeks voorwaarden waaronder een experiment kan worden uitgevoerd dat het uitgesloten volume-effect neutraliseert. Op het theta-punt keert de keten terug naar de ideale ketenkenmerken – de lange-afstandsinteracties als gevolg van het uitgesloten volume zijn geëlimineerd, waardoor de experimentator gemakkelijker korte-afstandskenmerken kan meten, zoals structurele geometrie, bindingsrotatiepotentiëlen en sterische interacties tussen naburige groepen. Flory stelde correct vast dat de ketenafmetingen in polymeer-smelten de grootte zouden hebben die voor een keten in ideale oplossing wordt berekend als de uitgesloten volume-interacties worden geneutraliseerd door te experimenteren in het theta-punt.

Ondere zijn verwezenlijkingen zijn een originele methode voor het berekenen van de waarschijnlijke grootte van een polymeer in goede oplossing, de Flory-Huggins oplossingstheorie, en de afleiding van de Flory exponent, die helpt bij het karakteriseren van de beweging van polymeren in oplossing.

De Flory conventieEdit

zie Flory conventie voor details.

Bij het modelleren van de positievectoren van atomen in macromoleculen is het vaak nodig om van Cartesische coördinaten (x,y,z) om te zetten in veralgemeende coördinaten. Meestal wordt de Flory-conventie voor het definiëren van de betrokken variabelen gebruikt. Bijvoorbeeld, een peptide binding kan worden beschreven door de x,y,z posities van elk atoom in deze binding of de Flory conventie kan worden gebruikt. Hierbij moet men de bindingslengtes l i {{i}}

, bindingshoeken θ i {\displaystyle \theta _{i}}

, en de tweevlakshoeken ϕ i {\displaystyle \phi _{i}}

. Door een vectorconversie toe te passen van de cartesische coördinaten naar de gegeneraliseerde coördinaten wordt dezelfde driedimensionale structuur beschreven volgens de Flory-conventie.