고분자용액론

요약 고분자 용액의 물성을 이론적으로 연구하는 이론화학의 한 분야이다. 분자량이 큰 고분자는 증기압이 작아 기체상태 대신 묽은 용액 상태의 물성을 이론적, 실험적으로 연구한다.

개개의 분자를 물리화학적으로 연구하는 데는, 분자 간 상호작용이 가장 작은 기체상태를 대상으로 하는 것이 편리하다. 또 분자 간 상호작용에 대한 연구도 이체상호작용(二體相互作用)의 합으로 기술할 수 있다는 의미에서 기체상태를 선택하는 것이 가장 적합하다.

그런데 고분자는 분자량이 크기 때문에, 증기압이 작아 증발하기 전에 분해해 버린다. 이 때문에 기체상태 대신 묽은 용액상태의 물성을 이론적·실험적으로 널리 연구한다. 이것이 고분자용액론이 나오게 된 배경이며, 오늘날에도 고분자용액론의 한쪽 기둥은 묽은 용액에 대한 이론이다.

충분히 묽은 상태라도 저분자 용액과는 달리 외곽길이는 크지만, 공간적으로 접근해 있는 부분 간의 상호작용, 즉 배제(排除) 체적효과를 고려해야만 한다. 이 때문에 클라스터 적분과 같은 고전 통계학적 방법에서 보스 입자의 생성·소멸 연산자와 같은 양자통계 역학적 방법까지 여러 가지 다체(多體) 문제에 대한 방법론을 구사하고 있으며, 고분자과학 중 비교적 정밀한 이론체계를 가지고 있다.

그 반면, 극한점성도수(極限粘性度數)와 점성도 평균분자량이 대응하는 데서 공업적으로도 중요한 의미를 가진다. 이에 대하여 다른 한쪽 기둥인 진한 용액계 상호작용은 복잡하기 때문에 주로 열역학 수준에서 연구를 추진하고 있다. 이른바 이상(異常) 엔트로피는 그 성과 중 하나이며, 최근에는 다시 '뒤얽힘'에 관한 연구를 활발히 진행하고 있다.