Введение
Концепция исключенного объема была введена Вернером Куном в 1934 году и применена к молекулам полимера вскоре после этого Полом Флори. Исключенный объем приводит к силам истощения.
В теории жидкого состояния
В теории жидкого состояния "исключенный объем" молекулы - это объем, который недоступен для других молекул в системе в результате присутствия первой молекулы. Исключенный объем твердой сферы в восемь раз превышает ее объем, однако для двухмолекулярной системы этот объем распределяется между двумя частицами, давая обычный результат в четыре раза больше объема; это важная величина в уравнении состояния Ван-дер-Ваальса. Расчет исключенного объема для частиц с не сферической формой обычно затруднен, поскольку зависит от относительной ориентации частиц. Недавно было рассмотрено расстояние наиболее близкого подхода к твердым эллипсам и их исключенной области.
В полимерной науке
В полимерной науке исключенный объем относится к идее, что одна часть молекулы длинной цепи не может занимать пространство, которое уже занято другой частью той же молекулы. Исключенный объем приводит к тому, что концы полимерной цепи в растворе находятся дальше друг от друга (в среднем), чем они были бы, если бы не было исключенного объема (например, в случае идеальной модели цепи). Осознание того, что исключенный объем является важным фактором в анализе молекул длинной цепи в растворах, обеспечило важный концептуальный прорыв и привело к объяснению нескольких загадочных экспериментальных результатов того времени. Это также привело к концепции тета-точки, набора условий, при которых может быть проведен эксперимент, который приводит к нейтрализации исключенного эффекта объема. В тета-точке цепь возвращается к идеальным характеристикам цепи. Взаимодействия длинного диапазона, возникающие из исключенного объема, устраняются, что позволяет экспериментатору легче измерять характеристики короткого диапазона, такие как структурная геометрия, потенциалы вращения связей и стерические взаимодействия между близкими соседними группами. Флори правильно определил, что размер цепи в полимерных расплавах будет иметь размер, рассчитанный для цепи в идеальном растворе, если исключенные объемные взаимодействия были нейтрализованы путем эксперимента в тета-точке.