保罗·弗洛里

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保罗·弗洛里
出生 1910年6月19日(1910-06-19)
伊利諾州斯特靈
逝世 1985年9月9日 (75歲)
加利福尼亚州大苏尔
国籍 美国
研究領域 物理化学
任职於 杜邦斯坦福大学卡内基梅隆大学康奈尔大学
母校 曼彻斯特大学(印第安纳州)俄亥俄州立大学
博士導師 Herrick L. Johnston
著名成就 高分子科学
獲獎

保罗·约翰·弗洛里Paul John Flory,1910年6月19日-1985年9月9日),美国化学家诺贝尔奖得主,生于伊利诺州斯特灵,以其在高分子领域的大量工作和杰出成就闻名于世。他是高分子溶液理论的先驱之一,因“在高分子物理学科理论和实验方面的卓著贡献”获得1974年诺贝尔化学奖。

经历[编辑]

早年生活[编辑]

保罗·弗洛里1927年从伊利诺州的一所高中毕业后,于1931年获得曼徹斯特大學(印第安納州)的学士学位,于1934年获得俄亥俄州立大学的博士学位。他第一份工作在杜邦,和华莱士·卡罗瑟斯进行合作。[1]

高分子科学[编辑]

弗洛里在高分子科学中最早的工作,是研究聚合物动力学。在缩聚反应中,弗洛里质疑了末端基团反应活性随链增长而降低的设想,通过论证反应活性与高分子尺寸无关,他成功证明了链数量随尺寸增加而成倍减少这一结论。在加聚反应中,他引入了链转移这个重要概念,改进了动力学方程,使高分子尺寸分布更易被理解。

1938年合作伙伴卡羅瑟斯自杀死后,弗洛里前往辛辛纳提大學的基础科学研究实验室工作。工作期间,他为多官能团化合物的聚合反应以及聚合物交联网络(凝胶)建立了数学理论。

1940年,弗洛里加入了标准石油新泽西州林登的的实验室,为高分子混合物建立了统计理论。1943年他又加入了固特异的实验室,研究高分子基础理论。1948年,康奈尔大学当时的化学系主任彼得·德拜邀请弗洛里举办一年一度的贝克讲座。同年秋天,弗洛里受聘于康奈尔大学,他把他的讲座内容进行了加工和提炼,最终形成了他的代表作,《高分子化学原理》,1953年由康奈尔大学出版社出版。这本著作很快成为高分子领域的必备参考书之一,直至今日还在被广泛使用。

弗洛里还把排除体积的概念(最早由维尔纳·库恩创造)引入高分子科学。排除体积理论指出,一个长链分子的一部分无法占据已被该分子另一部分占据的体积,由此,溶液中的高分子链末端之间的平均距离比不计排除体积的情况更远。排除体积概念的引入,是高分子物理理论的重要飞跃,这一概念在分析溶液中长链分子的行为时非常有用,有效解释了当时若干与先前理论不符的实验结果。排除体积理论导致了θ条件(或称θ状态)的产生,θ条件是指能够消除排除体积效应的实验条件。在θ条件下,链恢复理想链的特征——因排除体积引起的长程作用被消除,使实验者可以更容易地测量短程特性,比如几何特征、键旋转势、邻近基团的空间位阻效应等。弗洛里准确地指出,在θ条件下,排除体积的影响被消除,高分子熔融物的链尺寸与计算得出的理想溶液中的链尺寸相同。

弗洛里在高分子物理领域建立了众多的理论和数学模型,其中有一种方法用来估算高分子链在良溶剂中的尺寸,即Flory–Huggins溶液理论,还有Flory指数,用来描述高分子在溶液中的运动。

Flory-Huggins溶液理论[编辑]

Flory-Huggins溶液理论是一种高分子溶液热力学数学模型,应用了混合熵的一般表达式并考虑了高分子尺寸的差异性。最终结果,可以写成一个吉布斯自由能的方程。吉布斯自由能的通常表达式为:

\Delta G_m = \Delta H_m - T\Delta S_m \,

Flory和Huggins推导出的结果为:

\Delta G_m =  RT[\,n_1\ln\phi_1 + n_2\ln\phi_2 + n_1\phi_2\chi_{12}\,] \,

其中,n_1指溶剂的物质的量\phi_1指溶剂的体积分数,n_2\phi_2 分别指高分子溶质的物质的量和体积分数,\chi这一因子用来计算溶质与溶剂分散过程中的能量变化。

晚年[编辑]

1961年,弗洛里在斯坦福大学获得教授职位,1966年成为Jackson-Wood教授,1975年退休。1974年荣获诺贝尔化学奖。退休后弗洛里仍然活跃了一段时间,为IBM担任了若干年的顾问。弗洛里与他的妻子Emily Catherine Tabor有三个孩子,Susan、Melinda和John。1985年,弗洛里因心脏病发作,在加利福尼亚州去世。

著作[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ * Morris, Peter J. T. Polymer Pioneers: A Popular History of the Science and Technology of Large Molecules Center for History of Chemistry, Philadelphia (1986) p. 70-73

外部链接[编辑]