聚乙炔结构式

第４８卷第５期　

２００２年ｌＯ月　武汉大学学报（理学版）　

Ｊ．Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖ．（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄ．）　Ｖｏ１．４８　Ｎｏ．５　

Ｏｃｔ．２００２，６Ｏｌ～６０３　

文章编号：０２５３—９８８８（２００２）０５—０６０卜Ｏ３　

聚乙炔的ＣＨ面外振动红外光谱研究　

任大志　，张　卫　，王　军　

（１．武汉大学期刊社，湖北武汉４３００７２；２．武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉４３００７２）　

摘　要：采用从头计算方法，计算了反式和顺式聚乙炔的氢原子在垂直于聚乙炔分子面方向振动的红外光　

谱．计算表明，Ｇｉｂｓｏｎ等用红外吸收实验所测得的谱线的确是聚乙炔的ＣＨ面外振动产生的谱线．经１００￣Ｃ长时　

间加热后，顺式聚乙炔变为反式聚炔，但波数为７４０　ｃｍ　的谱线仍保留５　的强度．　

关键词：聚乙炔；派尔斯相变；红外光谱；从头计算　

中图分类号：Ｏ　５５２．５；Ｏ　５９　文献标识码：Ａ　

０　引　言　

高分子聚合物是一类目前正在蓬勃发展并已展　

现出广阔应用前景的新型材料口　］．许多高分子聚　

合物属于低维系统，它们具有许多与三维材料不同　

的物理性质．低维物理也是当前凝聚态物理中方兴　

未艾、最活跃的研究领域之一［４　］．例如，１９７４年首　

次合成的聚乙炔薄膜［７］，未掺杂时是绝缘体，少量掺　

杂可使其成为半导体和导体，电导率提高１２个数量　

级，达到铜的导电率的１／２０．在聚乙炔中掺人适量　

的碱金属或卤素化合物，可得到ｎ型或Ｐ型半导体，　

制成二极管、太阳能电池；将聚乙炔和锂作电极放进　

含ＬｉＣ１Ｏ　的溶液中，利用ＣｌＯ　离子扩散进出聚　

乙炔的掺杂去杂过程可制成蓄电池［１　］．　

从结构上看，聚乙炔（ＣＨ）　可看成准一维链，　

它具有只在低维系统中才会出现的Ｐｅｉｅｒｌｓ相变　］．　

根据Ｐｅｉｅｒｌｓ理论，对于每个原子具有一个价电子的　

一维晶格，原子等距排列时是不稳定的，原子将发生　

相对移动，例如，奇数原子相对于原来等距排列的位　

专题8分子式，电子式，结构简式，结构式

1 甲烷的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

2乙烷的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

3丙烷的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

4丁烷的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

5乙烯的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

6丙烯的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

7乙炔的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

8苯的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

9甲苯的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

10乙醇的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

11甲醇的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

12乙醛的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

13甲醛的分子式是_________ 电子式是_____ ，结构简式___ __ 结构式 。

在1958年，Natta等人使用Ziegler-Natta催化剂催化乙炔聚合，制备了第一例高分子量的聚乙炔，但是所得聚乙炔不溶不熔且不稳定，难以对其性能和应用进行深入研究，此后十几年间，聚乙炔的合成研究并未取得突破性进展。

1974年日本筑波大学的白川英树(H. Shirakawa)一位学生在做乙炔聚合成膜实验研究时，误将高于正常用量1000倍的Ziegler-Natta催化剂加入反应体系，在催化溶液的表面上形成一层具有银白色光泽的膜状物，高顺式聚乙炔有较高的结晶度，且表观密度只有0.4g/cm3。

聚乙炔是C-C和C=C交替组成主链结构的线型高分子，其主链中C原子均为SP2杂化，分别与其邻近的两个C原子和一个H原子形成三个σ键，每个C原子上还有一个2Pz轨道，这些2Pz轨道可以形成离域的大π键，产生沿分子链产生超级共轭结构。

虽然共轭结构为自由电子的离域迁移提供了条件，但电子是成对存在于成键轨道中的，在不考虑热运动和光子跃迁时，价带层是完全充满的，导带层则处于全空状态。两个能带之间的能极差成为电子迁移的阻力，导致电子无法实现在共轭链上完全自由的跨键移动。因此，导电聚合物在本征态时的导电能力仍然属于绝缘体或者半导体范畴。掺杂是提高导电聚合物导电能力行之有效的方法。由于导电聚合物中的电子较为活泼，具有较大的离域范围及较低的电子离解能，在掺杂剂的作用下很容易实现电荷的转移。

1977年白川英树与美国化学家艾伦.黑格(A.J. Heeger)及艾伦.麦克迪尔米德(A.G.

MacDiarmid)等合作发现经AsF5或者I2掺杂后聚乙炔薄膜呈现明显的金属性。结果表明经掺杂后的聚乙炔薄膜的电导率提高了 109倍，达到103 S/cm，超过了此前所有聚合物。这一发现宣告了导电聚合物的诞生。

为表彰三位科学家在导电高分子领域的创造性贡献，瑞典皇家科学院将2000年的诺贝尔化学奖授予他们，足见科学界对导电聚合物领域研究的重视。导电聚合物的诞生及其相关研究，不仅打破了高分子材料是绝缘体的观念，也为分子电子学和低维固体电子学的建立、完善和发展打下了坚实的基础，具有重要的科学意义。近年来，随着导电聚合物研究的深入，人们相继发现了多种共轭型导电聚合物，如聚苯胺、聚噻吩、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯、聚吡咯等。

1 记叙的横式结构和纵式结构*（借鉴式写作 初二下学期）

学习目标

1.了解记叙的横式结构与纵式结构的特点。

2.能够在写作中具体灵活的运用这两种结构形式。

3.养成写作前编写写作提纲的习惯。

一、实例导向

实例一

班有三宝

踏入八班的第一天，你会惊奇地发现，讲台上频繁出现的三个特别的身影。她们具有与众不同的风格和行为方式，令你很快留下深刻的印象。没错，她们便是初三八班的“三宝”，现在为你一一呈现。

一宝——亲切妈妈型

她个子小，但在讲课时却有不一般的爆发力。她爱笑，总是为我们顽皮的一两句话而展现出她爽朗的笑声。她体贴，无论是学习还是生活都对我们关心入微。她便是叶老师。

叶老师是教数学的，所以在平时，她给我的感觉是十分精明的人。但是我更喜欢看她上课的样子。叶老师讲课至激动之时，双手不停在空中“作战”，讲到某个字时，牙齿会咬得紧紧的，颇有“百家讲坛”中讲述慈禧的隋丽娟的作风。我还发现，在平时与叶老师讲话的时候，叶老师会一边说，一边用手为你整理衣领，让人感到亲切和舒心。呵，她真像我们的妈妈，平凡而朴实。

二宝——西洋潮流型

刘美荣老师在女生中是众所周知的“西化”老师。她每一次走到我们面前，总有一股别具一格的味道，无论是服饰还是言语动作，都是让人过目难忘的。

刘老师上课时也是她最美丽的时刻。从她口中流出来的英语的语调犹如小曲一般悦耳。并且刘老师的“小动作”也很多。提问时，会微微向前倾，作倾听状，或者用手在空中划几道弧线，亦或激动得飞快地眨着眼睛。某些调皮的男生想要戏弄她，刘老师却轻松地溜出几句巧妙的话来反驳。干脆、漂亮，且利落。一举一动，流露出独特的欧洲女人风味。

三宝——温文尔雅型

要问到初三八班最年轻的老师，非刘美芳老师莫属了。但是，“最年轻”并不是“缺乏经验”的代名词。刘美芳老师无论是举止还是言行，都是一个大方得体、倍受尊重的老师。被许多同学认为胜过任何老师的大姐姐。她全身散发着文学的韵味，笑容中包含着激励和对教学的无限热情。刘老师说话轻轻的，对待我们像朋友一般。与她谈话，你会感到全身被鼓励的气息包围。但是，她也不缺乏严厉的一面。刚柔合并，显示出新一代女性的美。