خرید ارزان یک مدل جنبشی برای تخریب گرمایی در پلیمرها با کاربرد خاص برای پروتئین ها

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : Word (..docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 12 صفحه

قسمتی از متن Word (..docx) :

یک مدل جنبشی برای تخریب گرمایی در پلیمرها با کاربرد خاص برای پروتئین ها چکیده: ما یک روش جدیدی را ارائه کرده ایم که برای محاسبه تخریب جنبش ها در پلیمرها است. محاسبات ما به صورت مستقیم از انرژی جدایی از پیوندهای شیمیایی در زنجیره پلیمری استفاده می کند که اتلاف وزن را پیش بینی می کند که به عنوان یک کاربردی از زمان و دما در کاربردهای فعال نوع Arrhenius -است. این تازگی و نو ظهوری در تعیین کردن انرژی گرمایی برای پیوندهای اسکلتی، در استحکام زنجیره ای در کارکردهای فعال سازی است. که فرآیندهای شکافت پیوندی آغاز می شود و این عبارت میزان نمادین را هم تعیین می کند. شیوه ما امکان پیش بینی آزمایشات TGAرا با نمودار زمان- دما (هر نموداری از زمان- دما) فراهم می شود که به صورت مستقیم از ساختارهای پلیمری است و از یک ابزارهایی همانند شبیه سازی های ماشین های کمیت با میزان دمای متفاوت استفاده می کند. کاربردهایی از این مدل، به پلیمرهای پروتئین یک تفاوت قابل توجهی از پلیمرهای نمونه ترکیبی فراهم می کند. بنابراین این آزمایش های ترکیبی از انرژی جدایی میانگین واحد استفاده می کند در جایی که پروتئین ها به صورت متوالی با انرژی های پیوند اسکلتی خاص، تخریب می شوند. کلمات کلیدی: کلمات کلیدی شامل ثبات گرمایی، انرژی فعال و پروتئین ها است. 1. مقدمه کاهش در ویژگی های مکانیکی با زمان در یک دماهای افزایش یافته، یک فاکتور کلیدی محدود کننده در استفاده از پلیمرها در کاربردهای مهندسی است. این کاهش در ویژگی ها به شکستن پیوندهای شیمیایی در زنجیره پلیمری مکرومولکول های (مولکول های بزرگ) نسبت داده شده است که همانند دامنه و فراوانی و انرژی لرزش های اتمی است که با افزایش دما، افزایش پیدا می کند. ویژگی هایی همانند سختی و سفتی و قدرت، به صورت جدی به وزن مولکولی یک پلیمر وابسته است و تمایل دارد که به سرعت این کاهش وزن مولکولی متوسط را کاهش دهد. به عنوان یک قاعده کل، این ویژگی های پلیمری می توانند به صورت قابل توجهی تخریب شوند بدون تغییرات قابل مشاهده همانند اتلاف جرم این کار انجام می شود. البته با این وجود، شکل نمادین از این جنبش های تجزیه ای در دماهای بالا، تمایل دارند که یک تخریب هایی بر یک میزان دمای محدود شده بدهند. بنابراین استفاده از این اندازه گیری های شدید از تخریب گرمایی، برای اهداف عملی، اغلب کافی است. و تخریب می تواند توسط تغییرات در جرم پلیمری، ثبت شود و این به صورت کمیتی توسط اندازه گیری تغییرات آنتالپی، مورد تحلیل و آنالیز قرار می گیرد و محصولات واکنش را هم کشف و شناسایی می کند. یک ابزار بسیار مهم در شناسایی تخریب گرمایی، تحلیل های گرماسنجی (TGA) است در جایی که جرم این نمونه پلیمری به عنوان کاربردی از دما و زمان اندازه گیری می شود و معمولاً هم با میزان ثابتی از افزایش دما حدود 20- 5 درجه برای هر دقیقه تحت یک اتمسفر ساکن و فاقد نیروی جنبشی است. این حد دمای بالا احتمالاً می تواند به صورت موثری مورد محاسبه قرار گیرد که از مدل های ساختاری- ویژگی های تجربی و آزمایشی استفاده می کند. همانند گروه های افزاینده [5] یا شاخص های اتصال یافتنی [6]، اگر نسبت مقادیر گروه برای پلیمرهای جدید موجود نباشد. این تمایل زیاد برای تشکیل زمان توسط پلیمرهای دمای بالا نمایش داده شده است و به عنوان یک وزن بالا در دمای بالا است و کاملاً هم مرتبط با آن هستند. به عنوان مثال با حلقه های جایگزین شده ای است و انرژی های انفصال و جدایی بسیار بالایی دارد که به خاطر ثبات و تعادل رزونانس [5] است و گروه هایی که بعد از جدایی دوباره پیوند می خورند که ساختارهای شبکه کربن را تولید کنند. به خاطر اهمیت عملی، یک بدنه قابل توجهی از این کارهای آزمایشگاهی بر موضوع تخریب گرمایی منتشر شده است و یک تعدادی از مرور و بررسی های مفید هم در این جا در منبع لیست شده است[1-4]. بسیاری از این مطالب بر انواع یا مسائل پلیمری متمرکز است و بر شیمی تخریب و محصولات تخریب و فرآیندهای آن استوار است که به خوبی برای بسیاری از پلیمرهای مشترک، تثبیت شده است. به راستی اندازه گیری TGA از تخریب گرمایی در پلیمرها، آن قدر پرتکرار و عادی است که مناسب است گفت این داده های آزمایشگاهی و تجربی برای انواع بسیاری از پلیمرها موجود است و می تواند بسیار سریع به دست آید. در حالی که مباحثات بالا در مورد تخریب گرمایی به نظر بسیار مثبت می آید و تعدادی از این مسائل اساسی و مهم هنوز هم باقی مانده است که انگیزه ای برای کارهای گزارش شده در این جا است. به صورت کلی غیر ممکن است که جنبش های تخریب برای پلیمرهای مستقیم گرفته شده از ترکیبات شیمیایی را پیش بینی کرد که بتوان طول عمر مفید در دماهای بالا را پیش بینی کرد. به صورت خاص با یک پیش بینی هایی برای این تخریب گرمایی پروتئین ها به دست آورده ایم (یک طبقه مهم از پلیمرهای طبیعی است) و با پلیمرهای ترکیبی قابل مقایسه، ناسازگار است (همانند پلی آمیدها) و هم برای تخریب های جنبشی و فرآیندهی آن و هم برای سطوح بالاتر از زغال درست است و نسبت به مقادیر پیشنهاد شده صفر که برای هیدروکربن های تشکیل دهنده است که برای گروه های آمید است. بر یک سطح بسیار کاربردی پروتئین ها همانند حریرها و پروتئین مجزا شده همانند سبوس SPI از نظر محیطی، دوستانه هستند و پلیمرهای قابل تحمل با ویژگی های عالی مکانیکی از نظر پتانسیلی هستند[6]. البته با این وجود، این ها در برابر بارگیری گرمایی بالا در حین فراهم سازی قرار می گیرند و ثبات گرمایی می توانند یک بخش بزرگ به کارگیری آن ها باشد[8]. 2. روش های آزمایشگاهی و مدل بندی تخریب گرمایی در تحلیل گر گرماسنجیPyris 1 مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. (Perkin Elner Co., Ltd) تحت نیتروژن (40 mL/min) است و این آزمایشات غیر اینروترمال در یک میزان دمایی
انجام می شود. این میزان گرمایشی در هر دقیقه 10 درجه و به جز برای پروتئین مجزا شده است که میزان 2 و 5 و 10 درجه در هر دقیقه مورد استفاده قرار می گیرد. قبل از گرمایش، این سبوس پروتئین نمونه مجزا شده برای 30min در دمای
قرار می گیرد و آب سطحی تحت اتمسفر نیتروژن را هم بر می دارد. تمام این داده ها در متن گزارش شده است که میانگین و انحراف استاندارد برای حداقل 3 اجرای مجزا است. نمونه پلی(اتیلن) و پلی(استیرن) همانند استاندارد از دانه های موجود از نظر تجاری فراهم می شود. این پودر مجزا شده پروتئین Soybean (دانه های سبوس) در یک محلول آبیCH5N3HCl،6 mol/L تجزیه می شود. و سپس در دمای اتاق به مدت3h ترکیب می شود. در حالی که 0.01 mol/L، -2 مرسپتواتانول (2-ME)، اضافه می شود. بعد از دیالیز در مقابل محلول آبی NaOH (PH-11.5) که برای 2 روز است و آب یون زدایی شده برای روز بعد در دمای اتاق است و این محلول در یک سرعت 9000 rpm به مدت 10 دقیقه، گریز از مرکز می شود و شناور بر سطح روشن و شفافی به دست می آید. غلظت این محلول پروتئین دانه های سبوس، در حدود 1.6% (W/W) است که توسط روش جاذبه مورد تحلیل قرار می گیرد. سپس 0.8 mLاز این پروتئین دانه های سبوس به یک قایق وزن گیری پلی استیرن
انتقال داده می شود و امکان خشک شدن در دمای
را پیدا می کند و حدود 50% رطوبت نسبی هم دارد. تمام این فیلم پوسته ها تحت خلاء به مدت 2 روز خشک می شود. و ضخامت این فیلم پوسته های پروتئین دانه های سبوس
حدود است. و یک حالت مصالحه بین سرعت محاسبه، صحت و درستی و ایجاد یک مبنای اساسی برای انرژی جدایی پیوند است و شبیه سازی های مکانیک کمیتی نیمه- تجربی بر مبنای MOPAC با روش PM3 UHF به دست می آید که درHYPERCHEM از نرم افزار مدل بندی شده به کار گرفته شده است و مدل های این زنجیره های جدا شده در یک انرژی مینیم و انرژی جدایی پیوند کووالانسی توسط ساختاربندی یک جداره پتانسیلی مورد محاسبه قرار گرفته است و از تفاوت بین انرژی مستقیم جداره استفاده می کند و این مقادیر مسطح در یک فواصلی بزرگ تر از طول پیوند انرژی مینیمم قرار دارد و یک اندازه طولی حدود0.35 nm دارد. 3. مدل جنبشی این مدل های جنبشی سنتی، معمولاً بر مبنای یک فرآیند فعال شده با یک شکلArrhenius در یک عباراتی از انرژی فعالEa و یک ثابت میزان نمادینA است:
در حالی که aمیزان واکنش جدایی وR ثابت گاز و دما است. این مدل بندی معمولاً به یافته هایی از بهترین ترکیبات Eaو A کاهش پیدا می کند که اغلب هم با چندین اجزای آزادسازی است که برای ثابت کردن داده های آزمایشگاهی است[10 , 11]. متاسفانه مقادیر تجربیEa از این مشاهدات آزمایشگاهی معمولاً برابر با انرژی جدایی پیوند سنتی است و A، هیچ رابطه مستقیمی با حوادث دینامیکی در یک سطح مولکولی ندارد و انرژی پیوند هم در یک رابطه تجربی بسیار ساده ای از Van Krevelen برای زنجیره های چربی دار منعکس می شود[5].
در جایی که T1/2 همانند و به عنوان دمای اینروترمال تعریف شده است که نیم این جرم پلیمری فرار، در 30 دقیقه در خلاء اتلاف شده است وEdis درKJ/moL انرژی جدایی، ضعیف ترین پیوند در زنجیره پلیمری است و این به تنهایی متناسب با کاربردهای نسبت گروه است. و انرژی پیوند میانگین فاکتور تعیین کننده در جنبش های تخریب کلی است[5]. در حالی که می پذیرد که این شکل ریاضی کل از این معادله جنبشی تخریب(1) یک نقطه شروع مفید است و ما در این جا پیشنهاد می کنیم که این کمیت های نامناسب، متناسب این انرژی است که در فرآیندهای تخریب ایجاد شده است (RT در معادله (1)). علت اصلی این سختی ها و مشکلات در پیش بینی جنبش های تخریب است. پیشنهاد ما این است که با تقسیم و تعیین کردن این انرژی علتی و سببی، انرژی فعال و پارامتر میزانA ، می تواند به صورت مستقیم از ساختار شیمیایی و مورفولوژی(ریخت شناسی) یک پلیمر، پیش بینی شود. زمانی که نقش این جدایی پیوند، در یک سطح ساختاری تعیین می شود، می توانیم تخمین بزنیم که برای این پلیمرهای مشابه ممکن است متفاوت باشند. معادله (1)به عنوان یک رابطه ریاضی برای توصیف جنبش های تخریب است و هدف جایگزین کردن انرژی گرمایی RT توسط یک رابطه بسیار مناسب است که در یک شیوه مستقیم در یک عباراتی از پارامترهای مشتق شده از ساختار شیمیایی بیان می شود.Wunderlich یک داده های آزمایشی بسیار بزرگ را برای ویژگی های گرمایی پلیمرها، تعیین کرده است که این پارامترها برای یک مدلDebye یک مجهولی، برای نسبت هایی از لرزش های شکل اسکلتی است که این ظرفیت گرمایی می تواند کاهش یابد. مهم است که بیان کرد این روش های اسکلتی این وابستگی دمایی از ویژگی های مکانیکی در پلیمرها را کنترل می کند که توسط تاثیر آن ها بر انرژی پیوند بین مولکولی است و از انرژی گرمایی برای هر گروه از اتم ها در استحکام زنجیره ای استفاده می کنند تا این که بخواهند از عبارت Arrhenius RT (ساده) استفاده کنند. بنابراین این پیوندها، بخشی از استحکام اسکلتی از زنجیره های پلیمری است و انرژی گرمایی آن ها هم توسط یک کاربرد Debye یک بعدی با دمای مرجع برای لرزش های شکل اسکلتی
داده شده است و درجه هایN از آزادی در هر ویژگی های گروه ساختاری است. یک بحث بسیار کامل از این کاربرد انرژی گرمایی در یک ویژگی های ساختاری است که در هر جایی منتشر شده است[15]. اما یک تقریب اولیه و خوب که به صورت کاربردهای Debye پیچیده و محاسباتی است و انرژی گرمایی برای هر گروه از اتم ها،HT مورد محاسبه قرار می گیرد که از معادله زیر استفاده شده است:
در جایی که تقریب تسهیل شده در یک ویژگی های دمایی بالاتری از ذوب پلیمری یا تخریب مورد استفاده قرار می گیرد.
که ثابت گاز است، برای پلیمرهای بسیار آروماتیک و یک زنجیره چربی دار پلی(اتیلن) ساده در یک ترسیم all-trans و
و برای زنجیره های مشاهده شده و منشعب
به سادگی متناسب با
است، در جایی که Mوزن مولکولی گروه های تعیین شده از اتم ها در یک در یک زنجیره است.