探索诺贝尔化学奖中的高分子③—-保罗·弗洛里

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，在高分子、聚合物领域贡献巨大。1974 年诺贝尔化学家得者。

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年合作伙伴卡罗瑟斯自杀死后，弗洛里前往辛辛纳提大学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在新泽西林登的的实验室，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典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。

       等式左边的 指的是高分子和溶剂混合后的体系亥姆霍兹自由能和纯组分的亥姆霍兹自由能总和的差值，有的文献或教材则写作吉布斯的差值。等式右边的摩尔数 和 指的是溶剂的摩尔数和体积分数，而 和 分别指的是高分子的摩尔数和体积分数，参数 是描述高分子和溶剂作用的参数， 是气体常数， 是热力学温度。