1. 聚合物 (Polymer)

聚合物是一种由许多重复的、通过共价键连接在一起的结构单元（称为单体）组成的大分子（或高分子）。聚合物可以是天然的，也可以是人工合成的。它们的物理和化学性质（如强度、弹性、熔点、溶解性）在很大程度上取决于其单体的种类、链的长度（即摩尔质量）、链的结构（线性、支化或交联）以及链间相互作用力。

• 在文中的体现: 文中提到纸张由纤维素（一种天然聚合物）制成，电脑屏幕包含聚合物薄膜，而本实验的核心就是合成聚苯乙烯（一种合成聚合物）。
• 具体数值示例: 聚苯乙烯（Polystyrene, PS）的单体是苯乙烯，其化学式为$C_8H_8$，摩尔质量约为$104.15 \text{ g/mol}$。如果一条聚苯乙烯链由1000个苯乙烯单体单元组成，那么这条聚合物链的摩尔质量大约为 $1000 \times 104.15 = 104,150 \text{ g/mol}$ 或 $104.15 \text{ kg/mol}$。

2. 纤维素 (Cellulose)

纤维素是一种天然存在的线性聚合物，由成百上千个D-葡萄糖单元通过$\beta-1,4$糖苷键连接而成。它是植物细胞壁的主要成分，是地球上最丰富的有机聚合物。纤维素分子链之间通过大量的氢键紧密排列，形成具有高强度和不溶于水的微纤维。

• 在文中的体现: 文中以纸张为例，指出其主要成分是纤维素。
• 具体数值示例: 一个纤维素分子的聚合度（即葡萄糖单元的数量）可以从几百到超过10,000不等。假设一个纤维素分子的聚合度为5000，由于D-葡萄糖单元的摩尔质量为$162.14 \text{ g/mol}$，则该纤维素分子的摩尔质量约为 $5000 \times 162.14 \approx 810,700 \text{ g/mol}$。

3. 聚合物薄膜 (Polymer film)

聚合物薄膜是指由聚合物材料制成的厚度非常薄的连续片材。这些薄膜可以具有多种功能，如光学涂层、保护层、包装材料、显示器组件等。其性能（如透明度、柔韧性、阻隔性、导电性）可以通过选择不同的聚合物和加工工艺来调控。

• 在文中的体现: 文中提到电脑显示器中包含多层聚合物薄膜，用于实现如偏振、滤光、导电等不同功能。
• 具体数值示例: 智能手机屏幕上常用的偏光膜就是一种聚合物薄膜，其厚度通常在$100 \text{ μm}$到$200 \text{ μm}$（微米）之间，即$0.1$到$0.2$毫米。

4. 链增长 (Chain-growth)

链增长聚合（也称连锁聚合）是一种聚合反应机理。其特点是，首先通过引发剂产生一个活性中心（如自由基、阳离子或阴离子），然后单体分子接连不断地、快速地加成到这个活性链的末端，使聚合物链迅速增长。整个聚合过程中，体系主要由未反应的单体、少量正在增长的活性链和已经终止的高分子量聚合物组成。

• 在文中的体现: 本实验通过自由基引发的乳液聚合制备聚苯乙烯，这是一种典型的链增长聚合过程。文中图S2和图S3详细描述了其引发、链增长和终止的阶段。
• 具体数值示例: 在自由基聚合中，一条聚合物链的生长可能在不到一秒的时间内完成。例如，一个苯乙烯自由基活性链可能在$0.1$秒内与超过1000个苯乙烯单体分子反应，形成一条高分子量的聚合物链。

5. 逐步增长 (Step-growth)

逐步增长聚合是另一种聚合反应机理。其特点是，体系中任何两个含有合适官能团的分子（可以是单体、二聚体、三聚体等任何尺寸的分子）都可以相互反应形成一个更大的分子。聚合物的摩尔质量在整个反应过程中是缓慢、逐步增加的。只有在反应后期，转化率非常高时，才能形成高分子量的聚合物。

• 在文中的体现: 文中将其作为与链增长聚合相对比的一种聚合方式。
• 具体数值示例: 尼龙-6,6的合成是典型的逐步增长聚合。己二胺和己二酸反应，当反应转化率达到$95\%$时，聚合物的平均聚合度仅为$20$。要获得聚合度为$200$的高分子量尼龙（具有商业价值），反应转化率必须达到$99.5\%$。

6. 单体 (Monomer)

单体是能够进行聚合反应，形成聚合物结构单元的小分子。单体分子通常含有不饱和键（如碳碳双键）或两个或多个能相互反应的官能团。

• 在文中的体现: 本实验中使用的苯乙烯（vinylbenzene or styrene）是合成聚苯乙烯的单体。
• 具体数值示例: 在本实验中，使用了$560 \text{ μL}$的苯乙烯。苯乙烯的密度为$0.909 \text{ g/cm}^3$，摩尔质量为$104.15 \text{ g/mol}$。因此，所用苯乙烯的质量为 $560 \times 10^{-3} \text{ cm}^3 \times 0.909 \text{ g/cm}^3 = 0.509 \text{ g}$，其物质的量为 $0.509 \text{ g} / 104.15 \text{ g/mol} \approx 4.89 \times 10^{-3} \text{ mol}$。

7. 链式反应 (Chain reaction)

链式反应是指一个反应的产物或副产物能够引发后续一系列类似反应的过程。这种反应通常包含引发、链增长（或链传递）和终止三个基本步骤。一旦被引发，反应可以自我维持并迅速进行，直到反应物耗尽或活性物种被终止。

• 在文中的体现: 文中指出链增长聚合是通过链式反应将单体结合起来的。
• 具体数值示例: 燃烧是一种典型的链式反应。例如，一个氢自由基 H•可以与氧气分子 O₂反应生成羟基自由基 •OH和一个氧原子 O，这两个产物又都是高活性的自由基，能引发更多的反应，导致爆炸性的快速反应。

8. 逐步反应 (Step reaction)

逐步反应是指反应物分子通过一系列独立的、分步的化学反应生成产物的过程。在逐步增长聚合中，每一步官能团的反应都是一个独立的化学事件，与分子的大小无关。

• 在文中的体现: 文中将其与链式反应对比，作为逐步增长聚合的反应类型。
• 具体数值示例: 酯化反应是逐步反应的典型例子。乙醇和乙酸反应生成乙酸乙酯，这是一个独立的反应步骤。在聚酯（如PET）的合成中，乙二醇和对苯二甲酸的每个酯化反应步骤都是独立的。

9. 聚苯乙烯 (PS) 胶乳 (Polystyrene (PS) latex)

聚苯乙烯（PS）胶乳是指聚苯乙烯聚合物微小球形颗粒在水中的稳定分散体系。这些颗粒通常尺寸在纳米到微米级别，外观呈乳白色，类似于天然乳胶。这里的“胶乳”特指聚合物在液体（通常是水）中的胶体分散体。

• 在文中的体现: 本实验的最终产物就是尺寸均一的聚苯乙烯胶乳。
• 具体数值示例: 本实验旨在合成单分散的PS胶乳。一个典型的实验结果可能是得到平均粒径为$250 \text{ nm}$，粒径分布标准差为$5 \text{ nm}$的聚苯乙烯颗粒。

10. 乳液聚合 (Emulsion polymerization)

乳液聚合是一种在乳液体系中进行的自由基聚合方法。该体系通常包括水（连续相）、不溶于水的单体、表面活性剂和水溶性引发剂。表面活性剂在水中形成胶束，单体部分溶解在胶束中。聚合主要在单体溶胀的胶束内部进行。这种方法可以同时实现高聚合速率和高聚合物摩尔质量，并能方便地控制反应热。

• 在文中的体现: 这是本实验采用的核心合成方法。图S1和图S3详细图解了其机理和过程。
• 具体数值示例: 典型的乳液聚合配方可能包括：100份水，30份苯乙烯单体，2份表面活性剂（如十二烷基硫酸钠），和0.1份引发剂（如过硫酸钾）。反应在$70^\circ\text{C}$下进行数小时。

11. 自由基 (Free radical)

自由基是指在原子、分子或离子中拥有一个或多个未成对价电子的化学物种。由于存在未成对电子，自由基通常非常不稳定，化学反应活性极高，倾向于从其他分子夺取电子或与其他自由基成对，以达到稳定状态。

• 在文中的体现: 自由基是本实验中链增长聚合的活性物种。它由氧化还原引发体系产生，用于引发聚合反应。反应式S1展示了羟基自由基(•OH)的生成。
• 具体数值示例: 反应式S1中，过氧化氢($\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2$)在抗坏血酸作用下发生均裂，生成羟基自由基(•OH)。这个自由基随后与苯乙烯单体的双键反应，引发聚合。

12. 聚合 (Polymerization)

聚合是指将小分子（单体）通过化学反应连接成大分子链（聚合物）的过程。

• 在文中的体现: 全文的核心就是苯乙烯的聚合过程，生成聚苯乙烯。
• 具体数值示例: 见**6. 单体 (Monomer)**中的计算，将$4.89 \times 10^{-3} \text{ mol}$的苯乙烯单体完全聚合，理论上可以得到$0.509 \text{ g}$的聚苯乙烯。

13. 活性物种 (Active species)

在链式反应（如链增长聚合）中，活性物种是指携带活性中心的、能够不断与单体反应使链增长的物种。根据聚合类型的不同，活性物种可以是自由基、碳正离子、碳负离子或有机金属配合物。

• 在文中的体现: 文中明确指出，在本实验中，自由基是作为活性物种来引发聚合的。
• 具体数值示例: 反应式S2中，羟基自由基(•OH)与苯乙烯反应后生成的 HO-CH₂-CH(Ph)•就是一个增长中的聚苯乙烯自由基，它是一个活性物种。

14. 胶乳 (Latex)

胶乳在化学上指的是聚合物微粒在液体介质（通常是水）中的稳定胶体分散体。这些微粒的尺寸通常在亚微米级别。其外观通常是乳白色的液体。

• 在文中的体现: 本实验合成的产物即为PS胶乳。文中还追溯了其历史词源，指植物的乳状汁液，如天然橡胶。
• 具体数值示例: 市售的白色乳胶漆就是一种典型的胶乳产品，其中聚合物颗粒（如聚醋酸乙烯酯）的浓度（固含量）可以达到$40-50\% \text{ (w/w)}$。

15. 乳胶漆 (Latex paint)

乳胶漆是一种水性涂料，其主要成膜物质是合成树脂乳液（即聚合物胶乳），配以颜料、填料及各种助剂制成。涂刷后，水分蒸发，聚合物颗粒紧密堆积并融合成连续的、坚韧的涂膜。

• 在文中的体现: 作为聚合物胶乳的一个重要环保应用被提及。
• 具体数值示例: 一罐家用内墙乳胶漆的体积固体份（Volume Solids）可能在$35\%$左右，这意味着当1升的漆干燥后，会形成约$0.35$升体积的干膜。

16. 粘合剂 (Adhesives)

粘合剂，俗称胶水，是能将两种或多种材料通过表面粘接作用连接在一起的物质。水性粘合剂通常是聚合物胶乳的形式，通过水分蒸发实现固化粘接。

• 在文中的体现: 作为聚合物胶乳的另一个应用被提及。
• 具体数值示例: 白色乳胶（木工胶）是一种基于聚醋酸乙烯酯（PVAc）胶乳的粘合剂，其剪切强度可以达到约$10 \text{ MPa}$（兆帕斯卡）。

17. 合成橡胶 (Synthetic rubber)

合成橡胶是任何一种人工制造的、具有弹性的聚合物。它们在许多方面模仿天然橡胶，但可以通过调整化学成分来获得特定的性能，如耐油、耐热或耐候性。许多合成橡胶是通过乳液聚合生产的。

• 在文中的体现: 作为聚合物胶乳的另一个重要应用被提及。
• 具体数值示例: 丁苯橡胶（SBR）是最常见的合成橡胶，广泛用于轮胎制造。例如，SBR 1502是一种通过冷乳液聚合（约$5^\circ\text{C}$）生产的牌号。

18. 自由基聚合 (Free-radical polymerization)

自由基聚合是一种利用自由基作为活性物种的链增长聚合方法。它是应用最广泛的聚合方法之一，可以用于聚合各种含有碳-碳双键的乙烯基单体。

• 在文中的体现: 文中图S1和图S2系统地介绍了自由基聚合，本实验就是其一个具体实例。
• 具体数值示例: 见**4. 链增长 (Chain-growth)**的示例。

19. 引发 (Initiation)

引发是自由基聚合的第一个阶段。在这个阶段，引发剂分子分解产生高活性的初级自由基，这些自由基随后与第一个单体分子反应，将其转化为单体自由基，从而启动一条聚合物链的生长。

• 在文中的体现: 图S2和反应式S1、S2详细描述了引发过程。在本实验中，通过氧化还原反应产生羟基自由基来引发聚合。
• 具体数值示例: 在使用过氧化苯甲酰（BPO）作为热引发剂的体系中，其在$80^\circ\text{C}$的半衰期约为2小时，意味着在$80^\circ\text{C}$下加热2小时，一半的BPO会分解产生苯甲酰氧基自由基。引发效率通常不是100%，例如可能只有$60\%$的初级自由基成功引发了聚合链。

20. 链增长 (Propagation)

在自由基聚合中，链增长是紧随引发之后的阶段。在这个阶段，由引发步骤产生的单体自由基（或已增长的聚合物链自由基）会快速地、连续地与单体分子发生加成反应，使聚合物链的长度迅速增加。

• 在文中的体现: 文中将其英文也写作"chain-growth"，但在聚合三阶段的语境下，通常翻译为“链增长”或“链增长步骤”。图S2和图S3对此阶段有详细描述。
• 具体数值示例: 苯乙烯自由基聚合的链增长速率常数（$k_p$）在$60^\circ\text{C}$时约为$340 \text{ L mol}^{-1} \text{s}^{-1}$。这意味着在一个浓度为$1 \text{ M}$的单体溶液中，一个活性链端每秒会增加约340个单体单元。

21. 终止 (Termination)

终止是自由基聚合的最后一个阶段。在这个阶段，两条正在增长的活性聚合物链自由基相互反应，导致它们的活性中心消失，链的生长停止。终止主要通过两种方式发生：重组和歧化。

• 在文中的体现: 图S2的第三部分描述了终止反应。
• 具体数值示例: 聚苯乙烯的自由基聚合终止主要通过重组发生。两条聚合物自由基链$P_n•$和$P_m•$结合形成一条更长的死链$P_{n+m}$。终止速率常数（$k_t$）非常大，通常在$10^7 - 10^8 \text{ L mol}^{-1} \text{s}^{-1}$的量级，因为自由基反应非常迅速。

22. 活性中心 (Active center)

活性中心是聚合物链上具有特殊反应活性的位点，链的增长就是通过单体加成到这个位点上进行的。在自由基聚合中，活性中心是链端的未成对电子（即自由基）。

• 在文中的体现: 文中提到引发阶段涉及产生一个活性中心（自由基），终止阶段是活性中心失活。
• 具体数值示例: 在反应式S2中，HO-CH₂-CH(Ph)•分子中，末端碳原子上的那个点 • 就是活性中心。

23. 热解 (Pyrolysis)

热解是指在无氧或缺氧条件下，通过加热使化合物发生化学分解的过程。在聚合化学中，一些引发剂（如偶氮二异丁腈AIBN或过氧化苯甲酰BPO）通过加热发生热解，共价键断裂产生自由基。

• 在文中的体现: 文中提到热解是产生自由基以引发聚合的一种方法。
• 具体数值示例: AIBN在$60^\circ\text{C}$以上会显著分解，其 C-N键发生均裂，生成两个氰基异丙基自由基和一个氮气分子。

24. 光解 (Photolysis)

光解是指化合物吸收光子（通常是紫外光）后发生化学键断裂的过程。一些对特定波长的光敏感的引发剂可以通过光照分解产生自由基。

• 在文中的体现: 文中提到光解是产生自由基的另一种方法。
• 具体数值示例: 苯偶姻醚在波长$365 \text{ nm}$的紫外光照射下，会分解产生两个不同的自由基，可以用于引发聚合。光引发的优势是可以在室温下进行，并且可以通过控制光照来精确控制反应的开始和停止。

25. 氧化还原反应 (Redox reaction)

氧化还原反应是指涉及电子转移的化学反应。反应中，一个物质失去电子（被氧化），另一个物质得到电子（被还原）。

• 在文中的体现: 文中提到氧化还原引发是产生自由基的方法，并具体指出本实验中抗坏血酸（还原剂）和过氧化氢（氧化剂）之间的氧化还原反应用于产生羟基自由基。反应式S1详细展示了这个过程。
• 具体数值示例: 反应式S1中，过氧化氢($\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2$)中氧的氧化数为-1，它得到电子被还原成羟基自由基(•OH)和氢氧根离子(OH⁻)。同时，抗坏血酸（AA）失去电子被氧化。

26. 均裂 (Homolytic cleavage)

均裂是指一个共价键断裂时，成键的两个电子平均分配给两个原来的成键原子，每个原子各得一个电子，从而形成两个自由基的过程。

• 在文中的体现: 文中提到引发阶段是通过热解、光解或氧化还原反应的均裂来产生自由基。
• 具体数值示例: 过氧化氢分子中的 O-O键比较弱（键能约$146 \text{ kJ/mol}$），在特定条件下（如加热或与还原剂反应），这个键会发生均裂，形成两个羟基自由基：$\mathrm{H-O:O-H} \rightarrow \mathrm{H-O•} + \mathrm{•O-H}$。

27. 氧化还原引发 (Redox initiation)

氧化还原引发是一种利用氧化剂和还原剂之间的反应来产生自由基从而引发聚合的方法。这种方法的优点是活化能很低，可以在较低的温度下（甚至是室温或更低）高效地产生自由基。

• 在文中的体现: 本实验采用的就是氧化还原引发，它使得聚合能够在室温下进行。
• 具体数值示例: 本实验使用过氧化氢/L-抗坏血酸体系。一个经典的氧化还原引发体系是过硫酸盐/亚硫酸氢盐体系：$S_2O_8^{2-} + HSO_3^- \rightarrow SO_4^{2-} + SO_4^{-\bullet} + HSO_3^\bullet$。该反应在室温下就能快速产生硫酸根自由基离子，引发聚合。

28. 表面活性剂 (Surfactant)

表面活性剂是这样一类分子，它们既包含一个亲水（hydrophilic）的“头”基，又包含一个疏水（hydrophobic）的“尾”基。这种两亲结构使它们倾向于富集在油水界面，降低界面张力。在水中浓度超过临界胶束浓度（CMC）时，它们会自组装成胶束。

• 在文中的体现: 在乳液聚合中，表面活性剂是关键组分，用于稳定单体液滴和形成反应场所——胶束。
• 具体数值示例: 十二烷基硫酸钠（SDS）是一种常见的阴离子表面活性剂。它在$25^\circ\text{C}$水中的临界胶束浓度（CMC）约为$8.2 \times 10^{-3} \text{ M}$。当浓度高于此值时，就会形成胶束。

29. 水相 (Aqueous phase)

水相是指在多相体系（如油水混合物或乳液）中以水为主要成分的连续相。

• 在文中的体现: 在乳液聚合中，水是分散介质，构成了水相。引发剂溶于水相，聚合反应首先在水相中引发。
• 具体数值示例: 本实验中，向反应瓶中加入了$10 \text{ mL}$的去离子水，这构成了反应体系的水相。

30. 单体液滴 (Monomer droplets)

单体液滴是在乳液聚合体系中，由过量的不溶于水的单体形成的、被表面活性剂分子稳定化的较大尺寸（通常为$1-10 \text{ μm}$）的液滴。它们是单体的“储存库”，在聚合过程中不断通过扩散为反应场所（胶束/聚合物颗粒）提供单体。

• 在文中的体现: 图S3清晰地展示了单体液滴在乳液聚合体系中的存在和作用。
• 具体数值示例: 假设在100 mL水中分散10 g苯乙烯，会形成直径约为$5 \text{ μm}$的单体液滴。

31. 胶束 (Micelles)

胶束是表面活性剂分子在溶液中浓度超过临界胶束浓度（CMC）时自发形成的球形（或其他形状）聚集体。在水溶液中，疏水的“尾”基朝向胶束内部，形成一个油性的核心；亲水的“头”基朝向外部，与水接触。

• 在文中的体现: 在乳液聚合的经典模型（Harkins模型）中，单体溶胀的胶束是聚合成核和生长的主要场所。图S3展示了它们的角色。
• 具体数值示例: 一个由SDS分子形成的典型胶束，其直径约为$4-5 \text{ nm}$，由大约60-100个SDS分子组成。

32. 位阻稳定聚合物 (Steric stabilizer polymer)

位阻稳定聚合物是一种高分子稳定剂。它通过吸附或接枝到胶体颗粒表面，形成一个溶剂化的聚合物层。当两个带有这种吸附层的颗粒相互靠近时，聚合物层会发生空间位阻和渗透压排斥，从而阻止颗粒发生聚沉，起到稳定分散体系的作用。

• 在文中的体现: 本实验中使用了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为位阻稳定聚合物。
• 具体数值示例: 文中使用的PVP摩尔质量为$40,000 \text{ g/mol}$（即40K）。这种尺寸的聚合物吸附在颗粒表面时，可以形成一个厚度达数纳米到数十纳米的稳定层。

33. 共聚单体 (Comonomer)

共聚单体是指在聚合反应中与主要单体一起参与聚合的第二种（或多种）单体。引入共聚单体可以改变最终聚合物的性能，例如引入特定的官能团。

• 在文中的体现: 本实验中使用了4-乙烯基苯磺酸钠（St(-)）作为共聚单体。它带有负电荷（磺酸根），共聚到聚苯乙烯链上后，会赋予聚合物颗粒表面电荷，起到静电稳定作用。
• 具体数值示例: 在苯乙烯（St）和丙烯腈（AN）的共聚中，若单体投料比为$St:AN = 75:25$（质量比），可以制得SAN共聚物，其玻璃化转变温度约为$105^\circ\text{C}$，高于纯聚苯乙烯（约$100^\circ\text{C}$），且耐化学性更好。

34. 引发剂 (Initiator)

引发剂是能够产生活性物种（如自由基），从而引发聚合反应的化学物质。

• 在文中的体现: 本实验中，过氧化氢是引发剂（更准确地说是引发剂体系的一员，氧化剂）。
• 具体数值示例: 见**19. 引发 (Initiation)**中的示例。在本实验中，使用了$370 \text{ μL}$的$0.2 \text{ M}$过氧化氢溶液，其物质的量为 $370 \times 10^{-6} \text{ L} \times 0.2 \text{ mol/L} = 7.4 \times 10^{-5} \text{ mol}$。

35. 水性分散介质 (Aqueous dispersion medium)

水性分散介质是指在分散体系中以水为主要成分的连续相，用于分散其他不溶或部分溶解的物质（分散相）。

• 在文中的体现: 在乳液聚合和分散聚合中，水都是水性分散介质。
• 具体数值示例: 见**29. 水相 (Aqueous phase)**的示例。

36. 分散聚合 (Dispersion polymerization)

分散聚合是一种非均相聚合方法。其特点是：单体、引发剂和稳定剂最初都溶解在一个溶剂（分散介质）中，形成一个均相溶液。当聚合开始后，生成的聚合物不溶于该分散介质，于是从溶液中析出，形成被稳定剂包覆的微小颗粒。

• 在文中的体现: 文中将其与乳液聚合进行对比，关键区别在于引发剂的溶解性：分散聚合中引发剂溶于单体相（或整个均相体系），而乳液聚合中引发剂只溶于水相。
• 具体数值示例: 在乙醇中进行苯乙烯的分散聚合，使用AIBN（溶于苯乙烯和乙醇）作为引发剂，PVP作为稳定剂，可以制备出微米级的单分散聚苯乙烯微球。

37. 分散介质 (Dispersion medium)

分散介质是指在胶体或分散体系中，作为连续相存在，并容纳分散相颗粒的物质。

• 在文中的体现: 在乳液聚合中，水是分散介质。
• 具体数值示例: 牛奶是一种乳液，其中的分散介质是水，分散相是脂肪球和酪蛋白胶束。

38. 引发活化剂 (Initiation activator)

引发活化剂是指能够与引发剂反应，促进其分解产生活性物种的物质。在氧化还原引发体系中，还原剂通常扮演引发活化剂的角色。

• 在文中的体现: 本实验中，L-抗坏血酸是引发活化剂，它作为还原剂与过氧化氢反应，活化其分解产生自由基。
• 具体数值示例: 在本实验中，使用了$370 \text{ μL}$的$0.2 \text{ M}$抗坏血酸溶液，其物质的量为 $7.4 \times 10^{-5} \text{ mol}$，与引发剂过氧化氢的摩尔比为1:1。

39. 还原剂 (Reducing agent)

还原剂是在氧化还原反应中失去电子、自身被氧化的物质。

• 在文中的体现: L-抗坏血酸作为还原剂参与氧化还原引发。
• 具体数值示例: 在经典的铁盐/过氧化氢（Fenton试剂）体系中，$\text{Fe}^{2+}$是还原剂：$\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 + \mathrm{Fe}^{2+} \rightarrow \mathrm{•OH} + \mathrm{OH}^- + \mathrm{Fe}^{3+}$。$\text{Fe}^{2+}$失去一个电子变为$\text{Fe}^{3+}$。

40. 成核 (Nucleation)

在聚合领域，成核是指最初的、稳定的聚合物颗粒形成的过程。这是从均相溶液或分子级分散状态转变为非均相胶体颗粒分散体系的起始步骤。

• 在文中的体现: 成核是乳液聚合的第一个区间（Interval I）。文中描述了胶束成核机理，即生长中的齐聚物自由基进入胶束，使之转变为一个聚合物颗粒核。
• 具体数值示例: 实验中提到，反应15-30分钟后出现乳光，这标志着大量聚合物颗粒已经成核并生长到足以散射可见光的尺寸（通常直径大于几十纳米）。

41. 齐聚物自由基 (Oligomeric radical)

齐聚物自由基是指由少数（通常是2到几十个）单体单元组成的、链端带有自由基活性中心的短链分子。

• 在文中的体现: 文中描述，水相中引发的自由基与苯乙烯反应生成齐聚物自由基，当它增长到一定长度变得不溶于水时，就会进入胶束或发生相分离，完成成核。
• 具体数值示例: 反应式S3中展示了苯乙烯齐聚物自由基的形成，其中 n代表聚合度。当 n达到一个临界值 z时（例如对于苯乙烯，z可能在2-5之间），该齐聚物在水中的溶解度达到极限。

42. 聚合度 (Degree of polymerization, DP)

聚合度是指一个聚合物分子中重复单元（单体单元）的数量。它直接关系到聚合物的摩尔质量：$M = DP \times M_0$，其中$M$是聚合物摩尔质量，$M_0$是单体单元摩尔质量。

• 在文中的体现: 文中提到齐聚物自由基增长到临界聚合度（z）时，会从水相中分离出来。
• 具体数值示例: 如果一个聚苯乙烯分子的摩尔质量为$208,300 \text{ g/mol}$，由于苯乙烯单体单元的摩尔质量为$104.15 \text{ g/mol}$，则其聚合度为 $DP = 208,300 / 104.15 = 2000$。

43. 相分离 (Phase separate)

相分离是指一个原本均匀的单相体系，由于条件（如温度、浓度、化学反应）的改变，自发地分离成两个或多个物理或化学性质不同的、宏观上可区分的相的过程。

• 在文中的体现: 文中提到，当水相中的齐聚物自由基增长到临界聚合度后，由于其疏水性增加，会从水相中相分离出来。
• 具体数值示例: 盐析是一种常见的相分离现象。在蛋白质水溶液中加入大量硫酸铵，会破坏蛋白质的水化层，导致蛋白质从溶液中沉淀出来，形成固相和液相两个相。

44. 胶束成核 (Micellar nucleation)

胶束成核是乳液聚合中一种主要的成核机理。该理论认为，水相中生成的齐聚物自由基扩散并进入到单体溶胀的胶束中，从而将该胶束转化为一个初生的聚合物颗粒。

• 在文中的体现: 图S3和步骤3详细描述了胶束成核的过程。
• 具体数值示例: 在一个典型的乳液聚合体系中，可能有$10^{18}$个胶束/mL，而单体液滴数量级要小得多（约$10^{10}$个/mL）。因此，自由基进入胶束的概率远大于进入单体液滴，使得胶束成核成为主导。

45. 扩散 (Diffusion)

扩散是指物质分子因热运动（布朗运动）而从高浓度区域向低浓度区域自发迁移的现象。

• 在文中的体现: 在乳液聚合的区间II，单体通过扩散作用，从单体液滴穿过水相，补充到正在进行聚合的聚合物颗粒中。
• 具体数值示例: 苯乙烯在水中的扩散系数（D）在$25^\circ\text{C}$时约为$8.2 \times 10^{-6} \text{ cm}^2/\text{s}$。这意味着在一个浓度梯度下，苯乙烯分子会以这个速率进行扩散。

46. 重组 (Recombination)

重组是自由基终止的一种方式。两条聚合物自由基链的活性末端相互结合，形成一条单一的、更长的、没有活性的聚合物分子。

• 在文中的体现: 作为自由基聚合终止的两种主要机理之一被提及。
• 具体数值示例: 两条聚苯乙烯自由基链 P_n•和 P_m•发生重组，生成一条死链 P_{n+m}。产物的聚合度是两条反应链聚合度之和。

47. 歧化 (Disproportionation)

歧化是自由基终止的另一种方式。一条聚合物自由基链从另一条聚合物自由基链的末端（通常是β-碳）夺取一个氢原子。结果是，夺氢的链形成饱和端基，而被夺氢的链形成不饱和端基（如双键）。两条链都变为死链。

• 在文中的体现: 作为自由基聚合终止的两种主要机理之一被提及。
• 具体数值示例: 两条聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）自由基链 P_n•和 P_m•发生歧化，生成两条死链 P_n（饱和）和 P_m（端基不饱和）。产物的聚合度保持不变。

48. 摩尔质量分布 (Molar mass distribution)

由于聚合反应的统计性，合成的聚合物样品通常由一系列不同链长的分子组成，而不是单一摩尔质量的分子。摩尔质量分布描述了样品中不同摩尔质量的聚合物分子的相对数量。通常用数均摩尔质量（$M_n$）、重均摩尔质量（$M_w$）以及它们的比值——分散度（PDI）来表征。

• 在文中的体现: 文中指出聚合物性质强烈依赖于链长和摩尔质量分布，并介绍了几种表征方法。
• 具体数值示例: 一个典型的自由基聚合产物的分散度（$PDI = M_w/M_n$）在$1.5-2.0$之间。如果一个样品$M_n = 50,000 \text{ g/mol}$，$M_w = 75,000 \text{ g/mol}$，则其$PDI = 1.5$。

49. 数均摩尔质量 (Number-average molar mass, $M_n$)

数均摩尔质量是聚合物样品总质量除以总的分子摩尔数。它对样品中的小分子更为敏感，因为它给予每个分子（无论大小）相同的权重。

$$M_n = \frac{\sum_i N_i M_i}{\sum_i N_i}$$

其中$N_i$是摩尔质量为$M_i$的分子数。

• 在文中的体现: 是一种重要的聚合物表征参数，可通过端基分析或膜渗透压法测量。
• 具体数值示例: 假设一个聚合物样品仅由两个分子组成：一个摩尔质量为$10,000 \text{ g/mol}$，另一个为$100,000 \text{ g/mol}$。则$M_n = (1 \times 10,000 + 1 \times 100,000) / (1 + 1) = 55,000 \text{ g/mol}$。

50. 端基分析 (End-group analysis)

端基分析是一种测定聚合物数均摩尔质量（$M_n$）的方法。它通过化学或物理方法（如滴定、核磁共振、质谱）定量测定聚合物链末端官能团的数量。通过已知聚合物总质量和端基数量，可以计算出平均每条链的质量，即$M_n$。该方法只适用于链结构已知（特别是每条链的端基数量已知）且摩尔质量不太高（端基浓度足够检测）的聚合物。

• 在文中的体现: 作为测量$M_n$的一种方法被提及。
• 具体数值示例: 假设通过滴定法测得10.0克聚酯样品中含有$2.0 \times 10^{-3}$摩尔的羧基端基。如果已知每条聚酯链有两个羧基端基，则聚合物链的总摩尔数为$(2.0 \times 10^{-3}) / 2 = 1.0 \times 10^{-3}$摩尔。因此，$M_n = 10.0 \text{ g} / (1.0 \times 10^{-3} \text{ mol}) = 10,000 \text{ g/mol}$。

51. 膜渗透压法 (Membrane osmometry)

膜渗透压法是一种基于依数性测量聚合物数均摩尔质量（$M_n$）的经典方法。将聚合物溶液和纯溶剂用一个只允许溶剂分子通过的半透膜隔开，溶剂会自发地从纯溶剂一侧流向溶液一侧，产生一个渗透压。这个渗透压与溶液中聚合物分子的数量浓度成正比。通过测量渗透压，可以计算出$M_n$。

• 在文中的体现: 作为测量$M_n$的另一种方法被提及。
• 具体数值示例: 范特霍夫方程描述了稀溶液的渗透压（$\Pi$）：$\Pi = cRT$，其中$c$是溶质的摩尔浓度。对于聚合物，方程修正为：

$$\frac{\Pi}{C} = \frac{RT}{M_n} (1 + A_2 C + ...)$$

其中$C$是质量浓度（g/L），$A_2$是第二维里系数。通过测量一系列浓度下的$\Pi$，绘制$\Pi/C$对$C$的图，外推至$C=0$时的截距即为$RT/M_n$。若截距为$2.47 \text{ J/g}$，在$T=298\text{K}$时，$R=8.314 \text{ J/(mol·K)}$，则$M_n = RT / 2.47 = (8.314 \times 298) / 2.47 \approx 100,000 \text{ g/mol}$。

52. 依数性 (Colligative property)

依数性是稀溶液的物理性质，其大小仅取决于溶液中溶质粒子的数量浓度，而与溶质的本性无关。主要的依数性包括蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压。

• 在文中的体现: 文中指出渗透压是一种依数性，与聚合物分子数量成正比。
• 具体数值示例: 将1摩尔的葡萄糖（$180 \text{ g}$）和1摩尔的尿素（$60 \text{ g}$）分别溶解在1千克的水中，尽管它们的质量和化学性质不同，但它们引起的凝固点降低值是相同的，均为$1.86^\circ\text{C}$。

53. 重均摩尔质量 (Weight-average molar mass, $M_w$)

重均摩尔质量是另一种统计平均摩尔质量。它对样品中的大分子更为敏感，因为它根据分子的重量（质量）来加权。

$$M_w = \frac{\sum_i N_i M_i^2}{\sum_i N_i M_i}$$

对于非均一的聚合物样品，$M_w$总是大于$M_n$。

• 在文中的体现: 是表征聚合物摩尔质量分布的另一个重要参数，可通过光散射等方法测量。
• 具体数值示例: 使用49. 数均摩尔质量中的例子，一个分子$10,000 \text{ g/mol}$，另一个$100,000 \text{ g/mol}$。则$M_w = (1 \times 10,000^2 + 1 \times 100,000^2) / (1 \times 10,000 + 1 \times 100,000) \approx 91,818 \text{ g/mol}$。可以看到$M_w$更接近大分子的质量。

54. 光散射 (Light scattering)

光散射是一种用于表征大分子（如聚合物）和胶体颗粒的物理技术。当一束光通过含有大分子或颗粒的溶液时，光会向各个方向散射。散射光的强度与分子的摩尔质量、尺寸和浓度有关。通过测量不同角度和浓度下的散射光强度，可以确定重均摩尔质量（$M_w$）、回转半径（$R_g$）和第二维里系数。

• 在文中的体现: 作为测量$M_w$和胶乳粒径的通用技术被提及。
• 具体数值示例: 根据Zimm图法分析静态光散射数据，可以从外推到零角度和零浓度的散射强度值计算$M_w$。例如，分析得到$Kc/R_\theta$在$\theta=0, c=0$时的截距为$1.0 \times 10^{-5} \text{ mol/g}$，则$M_w = 1 / (1.0 \times 10^{-5}) = 100,000 \text{ g/mol}$。

55. 粘度法 (Viscometry)

粘度法是一种简单、廉价的测定聚合物摩尔质量的方法。它通过测量聚合物稀溶液的粘度相对于纯溶剂粘度的增加量来工作。聚合物分子在溶液中会增加流动的阻力，这种粘度增加的程度与聚合物的摩尔质量和尺寸有关。

• 在文中的体现: 作为表征聚合物摩尔质量的技术之一被介绍。
• 具体数值示例: 使用乌氏粘度计测量一系列浓度的聚合物溶液的流出时间$t$和纯溶剂的流出时间$t_0$，可以计算特性粘度$[\eta]$。

56. 特性粘度 (Intrinsic viscosity, $[\eta]$)

特性粘度是反映单个聚合物分子对溶液粘度贡献的物理量。它定义为增比粘度($\eta_{sp}$)与浓度($C$)之比在浓度趋于零时的极限值。

$$[\eta] = \lim_{C \to 0} \frac{\eta_{sp}}{C} = \lim_{C \to 0} \frac{\eta/\eta_0 - 1}{C}$$

其中$\eta$是溶液粘度，$\eta_0$是纯溶剂粘度。

• 在文中的体现: 文中指出特性粘度可以与粘均摩尔质量（$M_v$）关联。
• 具体数值示例: 通过测量得到一系列数据点，作图外推得到聚苯乙烯在甲苯中$25^\circ\text{C}$的特性粘度$[\eta] = 100 \text{ mL/g}$。

57. 粘均摩尔质量 (Viscosity-average molar mass, $M_v$)

粘均摩尔质量是通过粘度法测定的平均摩尔质量。它通过Mark-Houwink-Sakurada方程与特性粘度$[\eta]$相关联：

$$[\eta] = K M_v^a$$

其中$K$和$a$是特定聚合物/溶剂/温度体系的经验常数。$a$值通常在0.5到0.8之间，取决于聚合物在溶剂中的伸展程度。$M_v$的数值介于$M_n$和$M_w$之间，但更接近$M_w$。

• 在文中的体现: 作为粘度法测定的摩尔质量。
• 具体数值示例: 对于聚苯乙烯在甲苯中$25^\circ\text{C}$的体系，$K=1.1 \times 10^{-2} \text{ mL/g}$，$a=0.725$。若测得$[\eta] = 100 \text{ mL/g}$，则可计算$M_v$:

$$100 = (1.1 \times 10^{-2}) M_v^{0.725} \Rightarrow M_v = \left(\frac{100}{0.011}\right)^{1/0.725} \approx 280,000 \text{ g/mol}$$

58. 超速离心法 (Ultracentrifugation)

超速离心法是将聚合物溶液置于一个极高转速的离心机中，强大的离心力（可达几十万倍重力）会使聚合物分子向离心池底部沉降。通过监测沉降过程或达到沉降平衡时的浓度分布，可以精确测定聚合物的摩尔质量和摩尔质量分布。这是一个功能强大但操作复杂的方法。

• 在文中的体现: 作为一种功能最强但繁琐的摩尔质量表征方法被提及。
• 具体数值示例: 在沉降速度实验中，测得某蛋白质的沉降系数$s=4.5 \text{ S}$（Svedberg单位，$1 \text{ S} = 10^{-13} \text{ s}$）。结合已知的扩散系数和偏微比容，可以通过Svedberg方程计算出其摩尔质量。

59. 高效凝胶渗透色谱法 (Gel Permeation Chromatography - GPC)

GPC（也称尺寸排阻色谱法，SEC）是目前最常用、最便捷的测定聚合物摩尔质量和摩尔质量分布的技术。它将聚合物溶液注入一个填充有多孔凝胶颗粒的色谱柱中。大分子由于无法进入凝胶的小孔，会绕过凝胶颗粒，路径较短，因此最先流出；小分子可以进入凝胶的孔道，路径较长，因此后流出。通过用已知摩尔质量的标准品进行校准，可以根据流出时间确定待测样品的$M_n$, $M_w$和PDI。

• 在文中的体现: 被誉为估算$M_n$和$M_w$最便捷的方法。
• 具体数值示例: 一个GPC谱图横坐标为淋洗体积（或时间），纵坐标为检测器信号（如示差折光指数）。通过与聚苯乙烯标准品制作的校准曲线（$\log M$ vs. 淋洗体积）对比，可以计算出样品在每个淋洗体积对应的摩尔质量，最终积分得到$M_n=120,000 \text{ g/mol}$，$M_w=180,000 \text{ g/mol}$，以及$PDI=1.5$。

60. 相变温度 (Phase transition temperature)

相变温度是指物质从一个相转变为另一个相的特定温度，如熔点（固-液）、沸点（液-气）或玻璃化转变温度（玻璃态-橡胶态）。

• 在文中的体现: 文中提到DSC和TGA可用于测定聚合物样品的相变温度。
• 具体数值示例: 水的熔点是$0^\circ\text{C}$，沸点是$100^\circ\text{C}$。对于聚合物，聚乙烯的熔点约为$115-135^\circ\text{C}$。

61. 差示扫描量热法 (Differential Scanning Calorimetry - DSC)

DSC是一种热分析技术，它在程序控制的温度下，测量输入到样品和参比物的功率差（即热流率差）。当样品发生相变（如熔融、结晶、玻璃化转变）时，会吸收或放出热量，导致热流率发生变化，从而在DSC曲线上产生峰或台阶。通过分析这些信号，可以确定相变温度和相变热焓。

• 在文中的体现: 作为测定样品热稳定性和相变温度（特别是玻璃化转变温度$T_g$）的技术被提及。
• 具体数值示例: 对聚苯乙烯样品进行DSC测试，升温速率为$10^\circ\text{C/min}$。在DSC热流图上，大约$100^\circ\text{C}$处会观察到一个向吸热方向的基线转折（台阶），这个转折点的中点温度即为该样品的玻璃化转变温度$T_g$。

62. 热重分析法 (Thermogravimetric Analysis - TGA)

TGA是一种热分析技术，它在程序控制的温度下，连续测量物质的质量随温度或时间的变化。质量的变化通常与分解、氧化、脱水等化学过程有关。TGA曲线可以提供关于材料的热稳定性、组成和分解动力学的信息。

• 在文中的体现: 作为测定样品组成和热稳定性的技术被提及。
• 具体数值示例: 对聚氯乙烯（PVC）进行TGA测试，在氮气氛围下以$10^\circ\text{C/min}$的速率升温。TGA曲线会显示两个主要的失重阶段：第一个在约$250-350^\circ\text{C}$，对应于脱去HCl，失重约$58\%$；第二个在约$450^\circ\text{C}$以上，对应于剩余碳链的分解。

63. 胶体体系 (Colloidal system)

胶体体系（或胶体）是一种分散体系，其中一种物质的微小颗粒（分散相，尺寸通常在1 nm到1 μm之间）分散在另一种连续的物质（分散介质）中。由于颗粒尺寸介于真溶液和粗分散体系之间，胶体表现出独特的性质，如丁达尔效应、布朗运动和高比表面积。

• 在文中的体现: PS胶乳被明确定义为一种胶体水性体系。
• 具体数值示例: 牛奶、雾、墨水、血液都是常见的胶体体系。本实验合成的PS胶乳，其颗粒直径在$200-300 \text{ nm}$范围内，属于典型的胶体颗粒。

64. 电子显微镜法 (Electron microscopy)

电子显微镜法是利用聚焦的电子束代替光束来成像的一类显微技术。由于电子的波长远小于可见光，电子显微镜的分辨率远高于光学显微镜，能够观察到纳米甚至原子级别的微观结构。主要包括扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）。

• 在文中的体现: 作为直接观察胶乳颗粒、确定其粒径、形状和自组装结构的便捷方法。
• 具体数值示例: 一台现代的TEM分辨率可以优于$0.1 \text{ nm}$，而SEM的分辨率通常在$1 \text{ nm}$左右。这足以清晰地分辨出实验中合成的数百纳米的PS颗粒。

65. 扫描电镜 (Scanning Electron Microscopy - SEM)

SEM通过用一束聚焦的、能量通常在几千到几万电子伏特的电子束扫描样品表面。电子束与样品相互作用产生二次电子、背散射电子、X射线等信号。通过收集这些信号并与扫描同步成像，可以获得样品表面的三维形貌信息。

• 在文中的体现: 是表征胶乳颗粒尺寸和形貌的方法之一。实验步骤中要求学生分析SEM图像来计算平均粒径。
• 具体数值示例: 图S5是一张SEM图像，其右下角的比例尺显示“500 nm”。通过用尺子测量图像中颗粒的直径（厘米）和比例尺的长度（厘米），可以计算出颗粒的实际纳米尺寸。例如，若图像中一个颗粒直径为2.4 cm，比例尺长度为5.0 cm，则颗粒实际直径为 $2.4 \text{ cm} \times (500 \text{ nm} / 5.0 \text{ cm}) = 240 \text{ nm}$。

66. 透射电镜 (Transmission Electron Microscopy - TEM)

TEM是将一束高能电子束（能量通常在几十万电子伏特）穿透一个非常薄的样品。穿透样品后的电子经过物镜、中间镜和投影镜等一系列电磁透镜放大成像，最终投射在荧光屏或探测器上。TEM可以提供样品内部的精细结构信息，分辨率比SEM更高。

• 在文中的体现: 作为电子显微镜法的一种被提及。
• 具体数值示例: 使用TEM观察病毒颗粒，可以清晰地看到其直径约$80 \text{ nm}$的二十面体衣壳结构。

67. 原子力显微镜法 (Atomic Force Microscopy - AFM)

AFM是一种扫描探针显微技术，它通过一个安装在微悬臂末端的极尖锐的探针来扫描样品表面。通过检测探针与样品表面原子间的相互作用力（如范德华力、静电力等）导致微悬臂的偏转，可以重构出样品表面的三维形貌图，具有非常高的（亚纳米级）分辨率。

• 在文中的体现: 作为另一种直接观察胶乳颗粒和其自组装结构的方法。图S11展示了PS胶乳的AFM图像。
• 具体数值示例: 图S11的AFM图像显示了PS颗粒的高度信息（通过颜色表示），并能测量出其粒径为$245 \pm 4.5 \text{ nm}$。AFM的垂直分辨率可以达到$0.1 \text{ nm}$。

68. 粒径分布 (Particle size distribution)

粒径分布描述了一个颗粒样品中不同尺寸颗粒的数量或质量的相对比例。对于“尺寸均一”或“单分散”的样品，其粒径分布非常窄，大多数颗粒的尺寸都非常接近平均值。分布的宽度通常用标准差或多分散指数（PDI）来表征。

• 在文中的体现: 实验的目标之一是合成尺寸均一的胶乳，表征其粒径分布是关键步骤。
• 具体数值示例: DLS测量结果可能会给出一个Z-平均直径为$250 \text{ nm}$，PDI值为$0.05$。这个低PDI值（通常<0.1）表明样品具有非常窄的粒径分布，是单分散的。

69. 自组装 (Self-assembly)

自组装是指基本结构单元（如分子、纳米颗粒）在没有外部干预的情况下，通过局部相互作用（如范德华力、氢键、疏水作用）自发地组织成有序结构或图案的过程。

• 在文中的体现: 文中提到单分散的胶乳颗粒可以自组装成密堆积晶格。学生实验步骤中也要求制备胶乳薄膜并观察其性质，这种薄膜的形成就涉及颗粒的自组装。
• 具体数值示例: 在载玻片上滴一滴PS胶乳悬浮液，当水缓慢蒸发时，毛细作用力会驱动PS球形颗粒排列成有序的六方密堆积结构，形成光子晶体。

70. 密堆积晶格 (Close-packed lattice)

密堆积晶格是指球体（如原子、胶体颗粒）在三维空间中以最高空间利用率（约74%）排列形成的有序结构。最常见的密堆积结构是面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）。

• 在文中的体现: 单分散的胶乳颗粒自组装后形成的有序结构。
• 具体数值示例: 蛋白石宝石的绚丽色彩就来自于其内部二氧化硅纳米球自发形成的密堆积晶格对光的衍射。晶格的周期性尺寸决定了衍射光的波长（颜色）。

71. 光子晶体 (Photonic crystal)

光子晶体是一种由两种或多种具有不同折射率的材料在空间上呈周期性排列构成的人工微结构。这种周期性结构会影响光子的传播，形成“光子禁带”，即某些频率（颜色）的光不能在其中传播，而是被强烈反射。

• 在文中的体现: 文中指出胶乳颗粒自组装形成的密堆积晶格具有光子晶体性质，类似于蛋白石。
• 具体数值示例: 如果由折射率为1.59的聚苯乙烯微球（直径$D=250 \text{ nm}$）在空气中（折射率$n_0=1$）形成面心立方密堆积结构，根据布拉格衍射定律的修正形式，其（111）晶面的正入射反射峰波长$\lambda$约为$\lambda = 2 \times 0.816 D \sqrt{n_{eff}^2 - \sin^2\theta}$。对于正入射，$\lambda \approx 2 \times 0.816 D \sqrt{n_{eff}^2}$。其中有效折射率$n_{eff}$由PS和空气的折射率及填充率决定。粗略估计，其反射峰可能在可见光范围的蓝色或绿色区域，约$500-600 \text{ nm}$。

72. 动态光散射 (Dynamic Light Scattering - DLS)

DLS（也称光子相关光谱法，PCS）是一种测量悬浮液或溶液中纳米/亚微米级颗粒尺寸和粒径分布的技术。它通过测量颗粒布朗运动引起的时间依赖性散射光强度涨落来工作。小颗粒运动快，光强涨落快；大颗粒运动慢，涨落慢。通过分析涨落信号的自相关函数，可以计算出颗粒的扩散系数，再通过Stokes-Einstein方程换算出颗粒的流体动力学半径。

• 在文中的体现: 是本实验中用于监测反应过程中粒径增长和表征最终产物粒径的核心技术。
• 具体数值示例: 见68. 粒径分布的示例。DLS报告会给出强度、体积或数量加权的粒径分布图和Z-平均直径、PDI等参数。

73. 分散度 (Dispersity)

在聚合物化学中，分散度（Dispersity，旧称多分散指数 Polydispersity Index, PDI）是衡量摩尔质量分布宽度的指标，定义为重均摩尔质量（$M_w$）与数均摩尔质量（$M_n$）之比：$PDI = M_w / M_n$。对于完全单分散的样品，$M_w = M_n$，PDI = 1。PDI值越大，分布越宽。在胶体科学中，类似的概念也用于描述粒径分布的宽度。

• 在文中的体现: 文中提到DLS可以测定胶体粒径和尺寸分散度。数据表中的“PDI”列就是指这个参数。
• 具体数值示例: 对于通过活性自由基聚合制备的聚合物，PDI可以低至1.1。而本实验的数据表中，一个好的结果PDI值可能会在0.02到0.1之间，表明粒径非常均一。

74. Zeta电位 (Zeta potential)

Zeta电位是表征胶体颗粒表面电荷状态和分散体系稳定性的一个重要物理量。它是在颗粒滑动面（即颗粒与周围液体发生相对运动的边界）处的电势。Zeta电位的绝对值越高（无论是正还是负），颗粒间的静电排斥力就越强，分散体系就越稳定，越不容易发生聚沉。

• 在文中的体现: 作为表征合成的胶乳颗粒电荷稳定性的方法。实验步骤要求学生测量样品的Zeta电位。
• 具体数值示例: 一般认为，当Zeta电位绝对值大于$30 \text{ mV}$（如$-35 \text{ mV}$或$+40 \text{ mV}$）时，胶体体系具有良好的稳定性。本实验中，由于使用了带负电的共聚单体St(-)，预期会测得一个显著的负Zeta电位值，例如$-45 \text{ mV}$。

75. 玻璃化转变温度 (Glass transition temperature, $T_g$)

$T_g$是无定形聚合物（或结晶聚合物的无定形区域）从坚硬、刚性的玻璃态转变为柔软、粘性的橡胶态的温度。它不是一个像熔点那样的热力学一级相变，而是一个动力学转变，表现为热容、热膨胀系数等物理性质的突变。

• 在文中的体现: DSC可用于测定样品的玻璃化转变温度（$T_g$）。
• 具体数值示例: 聚苯乙烯（PS）的$T_g$约为$100^\circ\text{C}$。这意味着在室温下它是坚硬的塑料（玻璃态），但在$100^\circ\text{C}$以上它会变软（橡胶态）。

76. 位阻稳定剂 (Steric stabilizer)

见32. 位阻稳定聚合物 (Steric stabilizer polymer)。在本实验的语境中，PVP就是位阻稳定剂。

• 在文中的体现: PVP被明确定义为位阻稳定剂，实验目标之一是探究其浓度对粒径的影响。

77. 粒径 (Particle size)

粒径是指胶体或粉末体系中单个颗粒的大小，通常用直径或半径表示。由于颗粒可能不是完美的球形，因此有多种定义方式，如等效体积球直径、等效表面积球直径、流体动力学直径等。

• 在文中的体现: 实验的核心是合成尺寸均一的胶乳并表征其粒径随时间的变化以及受PVP浓度的影响。
• 具体数值示例: 实验数据表显示，学生通过DLS测量的粒径单位为nm（纳米），一个典型的测量值可能是$250 \text{ nm}$。

78. 氧化还原引发体系 (Redox initiation system)

见27. 氧化还原引发 (Redox initiation)。这是一个由氧化剂和还原剂组成的、用于在低温下产生活性自由基的引发剂组合。

• 在文中的体现: 文中明确指出本实验使用“由过氧化氢和抗坏血酸组成的氧化还原引发体系”。

79. 乳液 (Emulsion)

乳液是指一种或多种液体以液滴形式稳定地分散在另一种不相溶的液体中形成的多相分散体系。例如，油滴分散在水中形成水包油（O/W）乳液，或水滴分散在油中形成油包水（W/O）乳液。

• 在文中的体现: 乳液聚合就是在乳液体系中进行的。预习作业要求学生定义乳液。
• 具体数值示例: 蛋黄酱是典型的水包油乳液，其中植物油滴（约70-80%）稳定地分散在水相（醋或柠檬汁）中，稳定剂是蛋黄中的卵磷脂。

80. 散射 (Scattering)

散射是指光、声波或运动的粒子等波或粒子束在穿过非均匀介质时，其传播方向发生改变的现象。

• 在文中的体现: 实验中通过观察激光笔光束的散射（丁达尔效应）来监测乳液的形成。DLS和静态光散射技术都是基于对散射光的分析。
• 具体数值示例: 瑞利散射定律指出，当散射颗粒尺寸远小于光的波长时，散射强度与波长的四次方成反比($I \propto 1/\lambda^4$)。这就是天空呈现蓝色的原因，因为空气分子对波长较短的蓝光散射比红光更强烈。

81. 丁达尔效应 (Tyndall effect)

丁达尔效应是当一束光线透过胶体时，从垂直于光线的方向可以观察到胶体中出现一条光亮“通路”的现象。这是由于胶体颗粒对光线产生了显著的散射。真溶液中的溶质分子尺寸太小，无法有效散射光线，因此没有丁达尔效应。

• 在文中的体现: 学生被指导使用激光笔来监测早期乳液的散射，即观察丁达尔效应的出现，作为成核的标志。
• 具体数值示例: 将一束激光笔的光分别射入一杯清水和一杯稀牛奶中，在清水中看不到光束路径，但在牛奶中会看到一条清晰的红色光柱，这就是丁达尔效应。

82. 转化率 (Conversion)

在化学反应中，转化率是指已转化为产物的某一反应物的量占其初始总量的百分比。在聚合反应中，通常指单体转化率。

$$\text{转化率百分比} = \frac{\text{已反应的单体质量}}{\text{初始投入的单体总质量}} \times 100\%$$

• 在文中的体现: 实验要求计算转化率百分比，并给出了计算公式。这是衡量聚合反应进行程度的重要指标。
• 具体数值示例: 实验中投入了$0.509 \text{ g}$的苯乙烯。如果反应结束后，通过测量固含量计算出生成的聚苯乙烯质量为$0.458 \text{ g}$，则单体转化率为$(0.458 / 0.509) \times 100\% = 90.0\%$。

83. 固含量 (Solid content)

固含量是指在液体样品（如涂料、胶乳、溶液）中，非挥发性物质（即固体成分）所占的质量或体积百分比。通常通过将一定量的样品加热烘干，除去所有挥发性组分（如水或溶剂）后，称量剩余固体质量来测定。

• 在文中的体现: 实验步骤中包含测定固含量的详细流程，其结果用于计算转化率。
• 具体数值示例: 取$2.000 \text{ g}$的PS胶乳样品，在$100^\circ\text{C}$烘箱中干燥至恒重，剩余固体质量为$0.250 \text{ g}$。则该胶乳的固含量为$(0.250 / 2.000) \times 100\% = 12.5\% \text{ (w/w)}$。

84. 流体动力学半径 ($R_h$) / 流体动力学直径 ($D_h$)

流体动力学半径（$R_h$）并不是颗粒的真实几何半径，而是指在溶液中扩散时，表现出与该颗粒相同扩散系数的等效硬球体的半径。它包括了颗粒本身以及紧密附着在颗粒表面、随颗粒一起运动的溶剂层。因此，$R_h$通常会比由电镜测得的“干”半径要大。流体动力学直径$D_h = 2R_h$。

• 在文中的体现: 动态光散射（DLS）技术直接测量的是流体动力学半径或直径。数据表中$D_h(\text{nm})$一栏即为此值。
• 具体数值示例: 一个通过TEM测得直径为$200 \text{ nm}$的PS颗粒，其在水中的DLS测量结果可能会显示一个$D_h$为$210 \text{ nm}$，多出的$10 \text{ nm}$反映了颗粒表面的水化层以及PVP稳定剂层的影响。

85. 回转半径 ($R_g$)

回转半径是用来描述一个不规则形状物体（如聚合物线团）质量分布的量度。它定义为物体各质元到其质心的距离平方的质量加权平均值的平方根。对于一个刚性球体， $R_g^2 = (3/5)R^2$。对于聚合物线团，$R_g$反映了其在空间中的尺寸大小。

• 在文中的体现: 预习作业中要求学生区分流体动力学半径$R_h$和回转半径$R_g$。静态光散射可以测量$R_g$。
• 具体数值示例: 对于一个摩尔质量为$10^6 \text{ g/mol}$的聚苯乙烯在良溶剂（如甲苯）中，其$R_g$约为$27 \text{ nm}$。而它的$R_h$约为$18 \text{ nm}$。$R_g/R_h$的比值可以提供关于分子形状的信息，对于柔性线团，该比值理论上约为1.5。

86. 非均相自由基聚合 (Heterogeneous free-radical polymerization)

非均相自由基聚合是指反应体系在聚合过程中存在两个或多个相的自由基聚合。例如，反应物和产物处于不同的相，或者反应发生在相界面上。乳液聚合、悬浮聚合、沉淀聚合和分散聚合都属于此类。

• 在文中的体现: 实验报告问题中指出，乳液聚合是非均相自由基聚合的一个例子。
• 具体数值示例: 乳液聚合体系中至少存在水相、单体相（液滴）和聚合物相（颗粒），是一个典型的多相体系。

87. 表面电荷 (Surface charge)

表面电荷是指胶体颗粒表面由于晶格离子离解、表面基团质子化/去质子化、或离子/表面活性剂的吸附而带有的净电荷。这些电荷在颗粒周围形成双电层，是胶体稳定的重要因素之一（静电稳定）。

• 在文中的体现: Zeta电位测量用于确定颗粒的表面电荷。本实验通过使用带电荷的共聚单体St(-)来引入表面电荷。
• 具体数值示例: 在中性pH的水中，二氧化硅纳米颗粒表面的硅醇基（Si-OH）会部分去质子化形成Si-O⁻，使颗粒带负电。其表面电荷密度可以达到约$-0.2 \text{ C/m}^2$。