Paul Flory

Po uzyskaniu doktoratu w 1934 r. zajmował się różnymi zagadnieniami z zakresu chemii fizycznej. Miało to związek z kinetyką i mechanizmami działania substancji polimerowych. Mając do czynienia z rozkładem masy molowej, rozwiązaniem termodynamiki i hydrodynamiki. Ponadto, w 1934 roku, był również w stanie odkryć, że kiedy łańcuchy polimerowe będzie nadal rosnąć, jeśli są one mieszane z innymi cząsteczkami, gdy obecne. Flory odkrył również rozumienie terminu „theta”. Innymi słowy, jest to stała hydrodynamiczna. Z punktu theta, który jest neutralny objętości interakcji. Podsumowując rozwój punktu theta został on potwierdzony i zbadany w różnych laboratoriach przez wielu naukowców. Zarówno naturalne jak i syntetyczne polimery były badane przez cały punkt theta. Dzięki temu uzyskano lepsze zrozumienie makromolekuł. Pomogło to w stworzeniu podstaw pod racjonalne interpretacje pomiarów fizycznych. Pomiary te mają związek zarówno z rozwiązaniami polimerów, jak i charakterystyką ilościową. Niektóre prace wykonane przez Paula Flory w czasie jego czasu obejmuje rozwój w ilościowych korelacji między cząsteczkami łańcucha i struktury chemicznej właściwości. Ma to związek ze sposobem, w jaki polimery są złożone i co składa się z polimerów. Jednym z elementów materiału utworzonego przez polimery jest plastik. W połowie lat 30-tych Flory odkrył, jak polimery rozpuszczają się w rozpuszczalniku. Prowadzi do coraz rozciągnięcia, który jest spowodowany przez siły zarówno polimerów i rozpuszczalnika części. Miał nawet część znalezienia rozwiązania dla polimerów.

Kariera i nauka o polimerachEdit

Najwcześniejsza praca Flory’ego w nauce o polimerach była w dziedzinie kinetyki polimeryzacji w DuPont Experimental Station. W polimeryzacji kondensacyjnej zakwestionował założenie, że reaktywność grupy końcowej maleje wraz ze wzrostem makrocząsteczki, a argumentując, że reaktywność jest niezależna od rozmiaru, był w stanie wyprowadzić wynik, że liczba obecnych łańcuchów maleje wykładniczo wraz z rozmiarem. W polimeryzacji dodatkowej wprowadził ważne pojęcie transferu łańcucha, aby poprawić równania kinetyczne i usunąć trudności w zrozumieniu rozkładu wielkości polimeru.

W 1938 roku, po śmierci Carothersa, Flory przeniósł się do Basic Science Research Laboratory na University of Cincinnati. Opracował tam matematyczną teorię polimeryzacji związków o więcej niż dwóch grupach funkcyjnych oraz teorię sieci polimerowych lub żeli. Doprowadziło to do teorii żelowania Flory-Stockmayer, która jest odpowiednikiem perkolacji na siatce Bethego i w rzeczywistości stanowi pierwszą pracę w dziedzinie perkolacji.

W 1940 roku dołączył do laboratorium Linden, NJ Standard Oil Development Company, gdzie opracował statystyczną teorię mechaniczną dla mieszanin polimerowych. W 1943 r. odszedł do laboratoriów badawczych Goodyeara jako szef grupy zajmującej się podstawami polimerów. Wiosną 1948 r. Peter Debye, ówczesny przewodniczący wydziału chemii na Uniwersytecie Cornella, zaprosił Flory’ego do wygłoszenia dorocznych wykładów Baker Lectures. Jesienią tego samego roku zaproponowano mu pracę na wydziale. W 1949 roku został inicjowany do rozdziału Tau Alpha Chi Sigma na Cornell. W Cornell rozwinął i udoskonalił swoje Wykłady Bakera w swoje magnum opus, Principles of Polymer Chemistry, które zostało opublikowane w 1953 roku przez Cornell University Press. Szybko stało się ono standardowym tekstem dla wszystkich pracowników w dziedzinie polimerów i do dziś jest powszechnie używane.

Flory wprowadził do polimerów pojęcie objętości wyłączonej, ukute przez Wernera Kuhna w 1934 roku. Objętość wyłączona odnosi się do idei, że jedna część cząsteczki o długim łańcuchu nie może zajmować przestrzeni, która jest już zajęta przez inną część tej samej cząsteczki. Objętość wyłączona powoduje, że końce łańcucha polimeru w roztworze są od siebie bardziej oddalone (średnio) niż byłyby w przypadku braku objętości wyłączonej. Uznanie, że objętość wyłączona jest ważnym czynnikiem w analizie długołańcuchowych cząsteczek w roztworach stanowiło ważny przełom koncepcyjny i doprowadziło do wyjaśnienia kilku zagadkowych wyników ówczesnych eksperymentów. Doprowadziło to również do powstania pojęcia punktu theta, czyli zbioru warunków, w których można przeprowadzić eksperyment powodujący neutralizację efektu objętości wykluczonej. W punkcie theta łańcuch powraca do swojej idealnej charakterystyki – długozasięgowe oddziaływania wynikające z objętości wyłączonej zostają wyeliminowane, co pozwala eksperymentatorowi na łatwiejszy pomiar cech krótkozasięgowych, takich jak geometria strukturalna, potencjały rotacji wiązań i oddziaływania steryczne pomiędzy blisko sąsiadującymi grupami. Flory poprawnie zidentyfikował, że wymiar łańcucha w stopionych polimerach będzie miał wielkość obliczoną dla łańcucha w idealnym roztworze, jeśli oddziaływania objętości wyłączonej zostaną zneutralizowane przez eksperymentowanie w punkcie theta.

Wśród jego osiągnięć znajduje się oryginalna metoda obliczania prawdopodobnego rozmiaru polimeru w dobrym roztworze, teoria roztworu Flory’ego-Hugginsa, oraz wyprowadzenie wykładnika Flory’ego, który pomaga scharakteryzować ruch polimerów w roztworze.

Konwencja Flory’egoEdit

patrz konwencja Flory’ego dla szczegółów.

W modelowaniu wektorów położenia atomów w makrocząsteczkach często konieczna jest konwersja ze współrzędnych kartezjańskich (x,y,z) na współrzędne uogólnione. Zazwyczaj stosuje się konwencję Flory’ego do definiowania zmiennych. Na przykład, wiązanie peptydowe może być opisane przez pozycje x,y,z każdego atomu w tym wiązaniu lub może być użyta konwencja Flory’ego. W tym przypadku należy znać długości wiązań l i {displaystyle l_{i}}

, kąty wiązań θ i {displaystyle θ _{i}}

, oraz kąty dwuścienne ϕ i {{displaystyle \phi _{i}}

. Zastosowanie przekształcenia wektorowego ze współrzędnych kartezjańskich na współrzędne uogólnione pozwoli opisać tę samą trójwymiarową strukturę przy zastosowaniu konwencji Flory’ego.