融点の熱力学・ナイロン66とPE比較 高分子化学
ナイロン66の融点（267℃）は、ポリエチレンの融点（136.5℃）に比べ高い。ナイロン66及びポリエチレンの融解エンタルピーは、それぞれ、188 Jg-1、276 Jg-1である。また、融点Tmでは融解エンタルピーΔHm及び融解エントロピーΔSmと以下の式で関係づけられる。
$$ T_{m} = \Delta H_{m} / \Delta S_{m}$$
以上のことを考慮して、ナイロン及びポリエチレンの融点に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。
正答
① ナイロンの融点がポリエチレンの融点より高い理由は、ナイロンの結晶が水素結合によってポリエチレンよりも安定であるからである。
1番のように、ナイロン66の融点が高い理由を結晶の安定性だけで説明するのは不適切です。問題の数値では、単位質量当たりの融解エンタルピーはナイロン66が188J/g、ポリエチレンが276J/gであり、ナイロン66の方が小さくなっています。
融点は絶対温度でTm=ΔHm/ΔSmと表されます。融解エントロピーを求めると、ナイロン66は188/(267+273)≒0.348J/(g・K)、ポリエチレンは276/(136.5+273)≒0.674J/(g・K)です。ナイロン66ではΔSmが小さいため、ΔHmが小さくても融点は高くなります。
4番にあるように、溶融状態に部分的に残る水素結合や、共鳴によるアミド結合の剛直性が、ナイロン66の小さな融解エントロピーに関係しており、2番から5番はこの説明と整合します。