Paul Flory

Biographie

Frühes Leben

Er schloss 1927 die Elgin High School in Elgin, Illinois, ab. Flory erhielt 1931 einen Bachelor-Abschluss vom Manchester College (Indiana) und 1934 einen Doktortitel von der Ohio State University. Seine erste Anstellung hatte er in DuPont bei Wallace Carothers.

Polymer-Wissenschaft

Florys früheste Arbeit in der Polymerwissenschaft war auf dem Gebiet der Polymerisationskinetik an der DuPont Experimentalstation. Die meisten Chemiker, die die Kondensationspolymerisation untersuchten, glaubten, dass die Reaktivität der Endgruppe mit dem Wachstum des Makromoleküls abnahm. Flory argumentierte, dass die Reaktivität unabhängig von der Größe des Polymers war. Er zeigte, dass die Anzahl der vorhandenen Polymerketten mit der Größe exponentiell abnahm.

Flory führte das wichtige Konzept des Kettentransfers in das Studium der Additionspolymerisation ein. Dies verbesserte das Verständnis der Chemiker für die kinetischen Gleichungen. Es half den Chemikern auch, die Verteilung der Polymergrößen zu verstehen.

1938, nach Carothers Tod, wechselte Flory in das Basic Science Research Laboratory an der Universität von Cincinnati. Dort entwickelte er eine mathematische Theorie für die Polymerisation von Verbindungen mit mehr als zwei funktionellen Gruppen. Er entwickelte auch die Theorie der Polymernetzwerke oder Gele.

Im Jahr 1940 trat er in das Laboratorium Linden, NJ der Standard Oil Development Company ein. Dort entwickelte er eine statistisch-mechanische Theorie für Polymermischungen.

1943 verließ er die Firma, um den Forschungslabors der Goodyear Tire and Rubber Company als Leiter einer Gruppe für Polymergrundlagen beizutreten. Im Frühjahr 1948 lud Peter Debye, damals Vorsitzender des Fachbereichs Chemie an der Cornell University, Flory ein, die jährlichen Baker-Lectures zu halten. Im Herbst desselben Jahres wurde ihm dann eine Stelle an der Fakultät angeboten. An der Cornell University erweiterte und verfeinerte Flory seine Baker Lectures zu seinem besten Werk (magnum opus), Principles of Polymer Chemistry, das 1953 von Cornell University Press veröffentlicht wurde. Dies wurde schnell zu einem Standardtext für alle Arbeiter auf dem Gebiet der Polymere und ist bis heute weit verbreitet.

Flory führte das Konzept des ausgeschlossenen Volumens bei Polymeren ein. (Werner Kuhn hatte den Begriff bereits 1934 für Moleküle im Allgemeinen erfunden.) "Ausgeschlossenes Volumen" bezieht sich auf die Idee, dass ein Teil eines langkettigen Moleküls keinen Raum einnehmen kann, der bereits von einem anderen Teil desselben Moleküls besetzt ist. Ausgeschlossenes Volumen bewirkt, dass die Enden einer Polymerkette in einer Lösung (im Durchschnitt) weiter voneinander entfernt sind, als sie es ohne das ausgeschlossene Volumen wären. Die Erkenntnis, dass ausgeschlossenes Volumen ein wichtiger Faktor bei der Analyse langkettiger Moleküle in Lösungen ist, stellte einen wichtigen konzeptionellen Durchbruch dar. Das ausgeschlossene Volumen erklärte mehrere rätselhafte experimentelle Ergebnisse dieser Zeit. Es führte auch zum Konzept des Theta-Punktes, der Gruppe von Bedingungen, unter denen ein Experiment durchgeführt werden kann, bei dem der Effekt des ausgeschlossenen Volumens neutralisiert wird. Am Theta-Punkt kehrt die Kette zu idealen Ketteneigenschaften zurück - die weitreichenden Wechselwirkungen, die vom ausgeschlossenen Volumen ausgehen, werden eliminiert. Auf diese Weise können Experimentatoren Merkmale mit kurzer Reichweite wie Strukturgeometrie, Bindungsrotationspotenziale und sterische Wechselwirkungen zwischen benachbarten Gruppen leichter messen. Flory lehrte einen weiteren Vorteil der Durchführung des Experiments am Theta-Punkt: Die Kettendimension in Polymerschmelzen hätte in idealer Lösung die für eine Kette berechnete Größe. Dies funktioniert, weil ausgeschlossene Volumenwechselwirkungen am Theta-Punkt neutralisiert werden.

Er erfand auch eine originelle Methode zur Berechnung der wahrscheinlichen Größe eines Polymers in guter Lösung. Er erfand die Flory-Huggins'sche Lösungstheorie. Er leitete den Flory-Exponenten ab, mit dessen Hilfe die Bewegung von Polymeren in Lösung charakterisiert werden kann.

Flory gewann die Perkin-Medaille und die Priestley-Medaille.

Das Übereinkommen von Flory

Bei der Modellierung der Positionsvektoren von Atomen in Makromolekülen ist es oft notwendig, von kartesischen Koordinaten (x,y,z) in verallgemeinerte Koordinaten umzurechnen. Meist wird die Flory-Konvention zur Definition der beteiligten Variablen verwendet. Zum Beispiel kann eine Peptidbindung durch die x,y,z-Positionen jedes Atoms in dieser Bindung beschrieben werden, oder es kann die Flory-Konvention verwendet werden. Hier muss man die Bindungslängen l i {\darstellungsstil l_{i}} kennen. , Bindungswinkel θ i {\displaystyle \theta _{i}} und den Flächenwinkeln ϕ i {\displaystyle \phi _{i}} . Eine dreidimensionale Struktur kann mit Hilfe der Flory-Konvention beschrieben werden, indem man eine Vektorumrechnung von den kartesischen Koordinaten in die verallgemeinerten Koordinaten anwendet.

Spätere Jahre

Er wurde 1961 Professor an der Stanford University. Dort wurde er 1966 zum Jackson-Wood-Professor ernannt. Er zog sich 1975 aus Stanford zurück. Er erhielt 1974 den Nobelpreis für Chemie "für seine grundlegenden theoretischen und experimentellen Leistungen in der physikalischen Chemie der Makromoleküle". Auch nach seiner Pensionierung blieb er aktiv und beriet IBM einige Jahre lang als Berater. Er und seine Frau Emily Catherine Tabor (heute tot) hatten drei Kinder, Susan, Melinda und John. Susan hat zwei Kinder, Elizabeth und Mary. Elizabeth hat drei Kinder, Katy Greer, Margaret Greer und Sam Greer. Paul J. Flory starb 1985 in Big Sur, Kalifornien, an einem Herzinfarkt.