當我們撕開塑料袋的時候，是撕開了化學鍵還是只是分開了兩條或幾條鏈？

11-16

前兩天Prof. Stephen Craig組的一個博士來做了報告，然後我突然想起來了這個回答。
他給了篇上古文獻Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1930, 63, 774.說這是高分子鏈在力作用下斷裂首次被提出……即使我找得到德文原文也看不懂……有愛自取。
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貴知正經首答

我不是一個高分子物理工作者，這只是一個文獻列表。

我首先必須承認撕聚合物的這個問題是需要考慮時間尺度和塑料種類以及是否交聯等等因素的，總之其他答主的答案是很重要的，我只是想給那些說手撕化學鍵沒法撕的答主甩一摞文獻罷了。

第一部分：力作用下高分子中的自由基生成現象的觀察和表徵（也就是化學鍵斷裂了）
最早可以追溯到1970年左右。
萌院士 @孟祥溪欽點過這是高分子教科書水平的內容。

前置文獻：
Chongyang Liu, and Allen J. Bard, Electrostatic electrochemistry at insulators, Nature Materials 2008, 7, 505-509.
（這是最早報道摩擦過的PDMS物塊在浸入到四氯合金酸溶液後，可觀察到溶液pH值上升，檢測到氫氣生成，此文提出了所謂的「Cryptoelectron」來解釋這一現象，也就是說，物塊表面上因為摩擦起電產生的電荷參與了這些還原反應。此機理被Prof. Grzybowski在以下幾篇文獻中否決了）

Prof. Grzybowski的一系列工作闡明了摩擦起電時表面發生了什麼以及否定了上述文獻：
H. Tarik Baytekin, A. Z. Patashinski, M. Branicki, B. Baytekin, S. Soh, B. A. Grzybowski, The Mosaic of Surface Charge in Contact Electrification, Science, 2011, 333, 308-312.
（摩擦的兩塊聚合物表面的鑲嵌樣帶電結構和自由基的產生，表徵方法為KFM（Kelvin forcemicroscopy）和MFM（magnetic force microscopy））

H. Tarik Baytekin, Bilge Baytekin, and Bartosz A. Grzybowski, Mechanoradicals Created in 「Polymeric Sponges」 Drive Reactions in Aqueous Media, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3596-3600.
（擠壓聚合物管形成自由基，表徵方法為ESR和自由基捕獲劑）

Bilge Baytekin, H. Tarik Baytekin, and Bartosz A. Grzybowski, What Really Drives Chemical Reactions on Contact Charged Surfaces? J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7223-7226.
（摩擦聚合物塊體產生自由基，利用染料漂白、金納米離子生成來表徵。同時，否定了前述文獻中表面所帶負電荷參與還原的觀點，即使用電子槍使得聚合物物塊帶負電，而此物塊浸入到溶液中並沒有什麼明顯現象）

H. Tarik Baytekin, Bilge Baytekin, Sabil Huda, Zelal Yavuz, and Bartosz A. Grzybowski, Mechanochemical Activation and Patterning of an Adhesive Surface toward Nanoparticle Deposition, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137 (5), 1726-1729.
（撕膠帶過程中聚合物黏合劑產生的自由基，及其對於氯金酸等金屬鹽溶液的還原和金屬納米粒子的生成）
（此文我曾經發信給Prof. Grzybowski，因此文中隨時間不斷增長的金納米粒子還原令人感覺和自由基機理相違背，然而他沒回我）

補充文獻：
Katherine L. McGilvray, Matthew R. Decan, Dashan Wang, and Juan C. Scaiano, Facile Photochemical Synthesis of Unprotected Aqueous Gold Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15980-15981.
（自由基可以還原產生出金納米粒子）

以及神棍文獻：
Carlos G. Camara, Juan V. Escobar, Jonathan R. Hird, and Seth J. Putterman, Correlation between Nanosecond X-ray Flashes and Stick-Slip Friction in Peeling Tape, Nature 2008, 455, 1089-1092.
（撕膠帶產生X射線，並且可用於拍X光片）

以及看到 @鄧耿他老人家新寫的答案我突然想到了這篇2015年超分子界的重磅應用性文章：
Ming-Hsin Wei, Boyu Li, R. L. Ameri David, Simon C. Jones, Virendra Sarohia, Joel A. Schmitigal, and Julia A. Kornfield, Megasupramolecules for safer, cleaner fuel by end association of long telechelic polymers, Science 2015, 350, 72-75.
（此文中作為對比的超高分子量聚合物直接因為剪切力的作用導致分子鏈降解從而失去了其抗爆的性質……）

補充材料：
超高分子量聚合物和超分子聚合物作為添加劑在剪切和非剪切條件下的爆炸實驗視頻
http://authors.library.caltech.edu/60693/

第二部分：力化學（Mechanochemistry）中應用到的高分子鏈斷裂

此處我以Prof. Sijbesma的一個工作為例：

Alessio Piermattei, S. Karthikeyan, and Rint P. Sijbesma, Activating Catalysts with Mechanical Force, Nature Chemistry 2009, 1, 133-137.

（基本上都是在聚合物塊體裡面使用一種兩端連有長聚合物鏈的分子來使得宏觀的力可作用於單個化學鍵之上而致使其斷裂的，不過本文使用的是超聲來促使化學鍵斷裂，從而用外力的輸入來激活催化劑。超聲對聚合物鏈產生應力作用的原理如下圖所示。）

（圖註：rapid bubble collapse generates solvodynamic shear）

不，也就是說其實……你只要稍微知道點力化學就知道手撕聚合物的時候化學鍵當然是存在斷裂的情況的。（雖然這些力活性的基團一般鍵能低於正常的化學鍵）

關於力化學的簡介不妨參考@鯤鵬駒和@鄧耿兩位師兄在《化學進展》上發表的綜述《機械力響應高分子體系的原理、構建與應用》，可見於當我們撕開塑料袋的時候，是撕開了化學鍵還是只是分開了兩條或幾條鏈？ - 知乎用戶的回答。

這幫搞力化學的人喜歡在高分子中間引入一些較弱的化學鍵，然後手撕聚合物（當然其實是用機器撕塊體，不過手撕也可以的，或者用超聲處理聚合物溶液），從而誘導一些化學反應/顏色/發光等等，經典的如：

Prof. Jeffrey S. Moore的力致變色的基團：
Stephanie L. Potisek, Douglas A. Davis, Nancy R. Sottos, Scott R. White, and Jeffrey S. Moore, Mechanophore-Linked Addition Polymers, J. Am. Chem. Soc. 2007,129, 13808-13809.

Douglas A. Davis, Andrew Hamilton, Jinglei Yang, Lee D. Cremar, Dara Van Gough, Stephanie L. Potisek, Mitchell T. Ong, Paul V. Braun, Todd J. Martínez, Scott R. White, Jeffrey S. Moore Nancy R. Sottos. Force-Induced Activation of Covalent Bonds in Mechanoresponsive Polymeric Materials. Nature 2009, 459(7243), 68-72.

斷裂之後誘導的交聯

Ashley L. Black Ramirez, Zachary S. Kean, Joshua A. Orlicki, Mangesh Champhekar, Sarah M. Elsakr, Wendy E. Krause Stephen L. Craig, Mechanochemical Strengthening of a Synthetic Polymer in Response to Typically Destructive Shear Forces. Nature Chemistry 2013, 5(9), 757-761.

斷裂後產生質子：

Charles E. Diesendruck, Brian D. Steinberg, Naoto Sugai, Meredith N. Silberstein, Nancy R. Sottos, Scott R. White, Paul V. Braun, and Jeffrey S. Moore, Proton-Coupled Mechanochemical Transduction: A Mechanogenerated Acid. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12446-12449.

（可憐我對Prof. Moore愛得深沉，然而他一直沒給我什麼回復……）

還不夠直觀么？

Prof. Rint Sijbesma的系統工作，其中描述了含有不穩定的金剛烷的衍生物（1,2-dioxetane）的一種聚合物鏈在力作用下可以斷裂並發光。

Yulan Chen, A. J. H. Spiering, S. Karthikeyan, Gerrit W. M. Peters, E. W. Meijer Rint P. Sijbesma, Mechanically Induced Chemiluminescence from Polymers Incorporating a 1,2-Dioxetane Unit in the Main Chain. Nature Chemistry 2012, 4, 559–562.

於是他幹了什麼？

用化學發光的方法原位表徵聚合物在被撕裂的過程中的分子鏈的斷裂啊……
Yulan Chen, and Rint P. Sijbesma, Dioxetanes as Mechanoluminescent Probes in Thermoplastic Elastomers. Macromolecules 2014, 47, 3797–3805.

Etienne Ducrot, Yulan Chen, Markus Bulters, Rint P. Sijbesma, and Costantino Creton, Toughening Elastomers with Sacrificial Bonds and Watching Them Break, Science 2014, 344, 186-189.

該文獻的Supplementary Information，Movie S1為拉伸時聚合物的化學發光
http://science.sciencemag.org/content/suppl/2014/04/09/344.6180.186.DC1

Jess M. Clough, Abidin Balan, Tom L. J. van?Daal, and Rint P. Sijbesma, Probing Force with Mechanobase-Induced Chemiluminescence, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1445-1449.

扯了這麼多，看在我第一次寫答案寫到凌晨三點多的份上你們最好……

不是讓你們點贊，是讓你們去看看原始文獻（畢竟寫的時候沒有access沒法再檢查一遍）。

這個問題好像很冷啊……

簡單點來說，撕扯塑料袋的問題跟掰藥片的根本差異在於分子大小不一樣，藥片的小分子近似球形唄，塑料袋的大分子的形狀千奇百怪。所以，掰不掰得彎分子鏈就看您的手藝了。

首先，我個人認為，題主需要交代下您要撕什麼塑料袋。僅以材料區分，塑料袋就有12種。並且，塑料袋彼此之間也有挺大的差異的，並不是每一種都好撕。
參見：塑料袋_百度百科
一般來說，塑料袋的分子是長碳鏈，這個長度在幾十到幾百吧（也有上十萬數量級的，總之很長就是了！），具體看什麼用途了。在這個回答中，以聚乙烯（Polyethylene）為對象。

（圖片來源：

（圖片來源：Redirect Notice）
以聚乙烯（PE）為例，它的分子鏈是上圖這個樣子滴。
鏈接是高密度聚乙烯（HDPE）的相關數據。
參見：http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/81219?lang=en?ion=CA

雖然上圖的分子鏈像是鋸齒一樣排列整齊，並且又長又直顏值高，但實際上，PE鏈的柔性非常好。當這些長鏈分子被做成塑料袋的時候，由於C-C單鍵的旋轉，並且長時間保持這麼堅挺是很累的，自己就會把自己團成一個鬆散的，近似的球。在這個過程中間，彼此纏結，難免我中有你，你中有我（咦，好色情的樣子……）。並且，分子運動的過程是持續的，他們總是在改變自己的形狀，並且互相糾纏。也就是說，宏觀上我們看到的塑料袋，微觀上是由很多這樣互相纏結的高分子鏈組成的。以上，是高分子的微觀結構。

從分子結構上來說，高分子之所以有抵抗外界破壞力的原因在於內部的力的作用。主要的力有：化學鍵（一般來說都是共價鍵），分子間力（范德華力實在是難聽）和氫鍵。以上，是手撕塑料袋，需要克服的備選目標。

好了，在此基礎上，我保證在說人話的前提之下，盡量分析好這個問題。
同學，你在掰藥片的時候，是「嘎嘣！」一聲，藥片就斷了（非常直，掰不彎）。
但是高分子在受力的情況下（也就是你瞎扯的時候），並不是立刻發生斷裂，首先產生的是形變，比如橡皮筋（拉一下就松吧，拉久了，就回不去了）。以下根據應力大小，以及作用時間長短，逐條說明。

在一定應力的範圍內，並且作用時間不長，所產生的形變為彈性形變（Elasitc Deformation），可以恢復到本身的形狀，比如，沒事幹掰肯德基（聚苯乙烯，PS）的勺子玩。作用時間長了，自然也會產生不可恢復的形變。這個過程在微觀上，實際上是高分子鏈的形變運動，說的簡單一地那，就是在力的作用下，球狀的高分子被拉成長的橢球狀。
（圖片來源：
（圖片來源：高分子材料蠕變和鬆弛原理及實際應用）
當應力超出一定的範圍，塑料就會產生應力發白（Stress Whitening）的現象。就是應力集中處，試樣的發白現象。比如，掰DQ的勺子（因為是肯德基的是白色的，根本看不到應力發白）。當持續用力，材料中就會出現的宏觀可見的微裂紋（Craze），也叫銀紋，由聚合物纖維以及周圍的空隙組成。這個過程非常有意思，實際上在這樣的情況下，由於外力的作用，高分子鏈的排列更規整，類似於晶體。
（圖片來源：
（圖片來源：Davide De Focatiis"s Webspace Main/Older Research Openings）塑料袋，在拉伸的過程中，首先發生的是形變，然後形變不能恢復，最後，「吧嗒」一下，被撕開。
當你鐵了心，和塑料袋死磕到底，在第一個階段，塑料袋也被你拉變形了。然後，你即將成功的獲得成就「撕開塑料袋」。聚合物斷裂的微觀過程，根據克服的力不同，可分為三種：
（圖片來源：自己拍的，勿噴）
（圖片來源：自己拍的，勿噴）

在第一種情況下，拉伸強度為：2*10^6kg/cm^2，塑料袋也很牛逼啊。
第二種情況下，分子間滑脫必須破壞，分子鏈之間所有的氫鍵和分子間力，是一個非常巨大的工程，拉伸強度，總之很大，約是化學鍵的好幾倍。（太累了，不想換算了）
第三種情況下，分子垂直於受力方向排列。省略所有的假設和計算過程，拉伸強度在400到1200kg/cm^2，與實際實驗結果同數量級。
在正常斷裂的過程中，聚合物分子鏈的取向並不是非常好（就像一元硬幣一樣，馬丹，我都在說些什麼？），所以受力的第一步是決定取向，然後大部分的氫鍵，分子間力受到破壞，少部分，來不及改變取向的分子鍵發生斷裂，個把糾纏在一起的分子鏈實在分不開，撕開了也正常。歸根到底是理論是理論，實際是實際，你用多大力，就能破壞多強的力。

實際中，塑料袋的拉伸強度與材料，加工工藝（比如，單向拉伸還是雙向拉伸之類的）都有關係。恭喜題主獲得成就：手撕塑料袋。那麼現在問題來了，手撕塑料袋（怎麼看都覺得和手撕雞是親戚），應該放什麼調料？

以上，大概就說這麼多吧。對了，那怎麼說來著？圖片，侵刪。

PS：恩，突然決定，簽名要改成：手撕化學鍵了。

盡量說人話。但所有繞過科學基本概念，不分情況討論，一鍋端下結論的答案都是耍流氓。

手撕塑料袋是一個拉伸高分子材料使其產生形變（deformation）直至斷裂的過程。

首先，塑料有很多種：1. PET, 2. HDPE, 3. PVC, 4. LDPE, 5. PP, 6. PS, 7. others. 沒錯，標號就是我們平時見的那個三角框里的數字。最常用的應該是PP, PE.（全憑記憶寫的，如果記錯了，我再改。）

其次，說三個術語，amorphous, Tg, semicrystalline.

高分子分為amorphous polymer（無定型態，如PVC）和 semicrystalline polymer(半結晶態，由規整的晶區和不規整的無定型區組成，參見@匿名用戶的第二張圖。如PP， PE). Tg是高分子的amorphous部分自身的一個熱學性質。Amorphous polymer 在Tg（玻璃化轉變溫度）以上鏈段就可以自由運動，手撕塑料袋如果在Tg以上，高分子就可以滑逸，不需要斷鍵；Tg以下高分子鏈就被「凍」住了，就是脆性斷裂。可能會有鍵的斷裂（只有能量達到，為什麼一定不會呢。說「沒有化學反應就不可能斷鍵」的是要初中化學吃一輩子嗎？何況即使初中化學說的也只是「化學反應伴隨舊鍵的斷裂，新鍵的生成。」），但也有可能拉伸產生的潛熱使高分子材料局部超過Tg (局部高於環境溫度，注意這個局部小到摸不到，但紅外照相機能觀測到溫度變化)，那麼還是不用斷鍵。這要看拉伸的環境溫度和速度。

至於我們常用的聚乙烯，聚丙烯（semicrystalline polymer）怎麼形變呢？畢竟晶區是「硬」的（類比小分子NaCl晶體）。下面提供一種觀點。

Nature，1978，272，226-229 （Molecular morphology in semicrystalline polymers）倒數第二段寫過：

其中，rupture of molecular chains就是斷鍵，因為沒有分子量的下降而被作者否定了。

然而，這篇nature paper只是一種觀點。也算挖了一個坑——後來科研工作者在很長的時間裡（至今）試圖探測到local melting (局部熔融，nm級)。另外還有別的觀點。也有說固態就可以完成拉伸，不用local melting；也有說即使晶區的高分子也是可以有大幅度遠動的。但還沒有做高分子拉伸的文獻以斷鍵為主要機理髮表的（我沒有說完全沒有斷鍵，只是說我讀過的幾百篇關於高分子拉伸的paper沒有涉及斷鍵）。但我認為材料的裂開是可能斷鍵的，上面有人說斷裂處觀測到了自由基。至於到底高分子材料在拉伸直至斷裂過程具體經歷了什麼呢？到現在都沒有定論。回歸到你的問題，把這些主流的形變機理說成「分開了高分子鏈」。。。。也可以吧。但兩條不可能，除非你的拉伸方向垂直於高分子的C軸，然而這不可能。

先謝謝有耐心看到這兒的。您估計要說，擦！不是吧？！國際空間站都造了！機器人都能幫人擼了！這麼low的問題，沒有定論？？？不好意思，這是真的。scifinder上用polymer stretch／polymer deformation作關鍵詞能搜出很多這兩年發的paper, 說明這個課題還在研究。

這麼low的問題，怎麼還在研究？高分子科學分為創造新的（合成新分子，組成新的混合物，開創新的加工方法等等）和對已有現象的解釋（更科學的用語為characterization, 表徵）。所有對於現象的解釋，都是隨著觀測手段的提高而更加完善的（參考對宇宙的理解）。現在還沒有手段能定位到體相高分子（polymer bulk）內部的某幾條鏈段從而對其進行拉伸過程的即時觀測，所以具體的高分子形變機理還在研究。（雖然即時觀測實現了，中科大的National Synchrotron Radiation lab就發過好幾篇即時觀測的，但觀測的是微米級的晶區，而不是埃米級的高分子鏈段）

總之，高分子跟高分子不一樣。我們用的塑料分amorphous 和semicrstaylline, 所有的文獻都是分開討論的。其次，同樣的高分子，你撕的速度和環境溫度不一樣，那麼它的行為也不一樣。所有對手撕塑料袋中高分子鏈的行為進行了結論性描述的答主，請提供實驗數據／國際認可的期刊文獻。如果沒有實驗數據就不要這麼認真的胡說八道了。

先說結論：撕裂塑料袋，的確有化學鍵的斷裂。絕大多數塑料製品都是高分子材料。高分子材料根據單體類型，聚合度，鏈狀等等性質，可以演變成種種高分子材料。他們的物理性質化學性質都不一樣。

先澄清幾個概念吧。
單體：高分子都是由單體聚合而成。單體就是構成高分子基本結構的單元小分子，部分體現了高分子的表面性質，化學性質。
聚合度：每一個聚合成的高分子大概包含的單體分子數量。如果聚合成的高分子分子量大，聚合度就相應高。
平均分子量：高分子材料中，平均每一個聚合成的高分子的分子量，一定程度上影響高分子的物理性質。
鏈類型：直鏈類的高分子，多數分子之間通過分子間作用力結合在一起，並沒有化學鍵。這類高分子大多具有柔軟韌性等等物理性質。
交叉鏈高分子（cross link），通過光照射或者其他自由基生成手段，使得直鏈和直鏈之間形成化學鍵鏈接，這樣形成的高分子通常具有網狀結構，鏈之間不僅有分子間作用力，還有可能有化學鍵鏈接。通常硬度較大。

我在這裡大致將塑料分為軟塑料和硬塑料，以便討論。

對於軟塑料，在撕開的時候，邊緣的高分子因為外力作用，分子形成重排來適應物理變化。
通常情況下，外力大多數用來克服分子間作用力，使高分子重排。因為高分子重排的過程，遠比化學鍵斷裂需要的能量小，所以高分子會自然重排來避免化學鍵斷裂。但是仍然會有部分的化學鍵斷裂。下面會提出證據。

對於硬塑料，絕大多數硬塑料是crosslink的高分子，所以在斷裂的時候，通常會伴隨高分子重排和化學鍵斷裂。

有一種檢測手段，叫做EPR（Electron paramagnetic resonance(EPR) or electron spin resonance(ESR) ），可以用來檢測生成的自由基。
高分子材料大多是共價鍵，共價鍵斷裂會生成一部分自由基，因為極少量生成，而且暴露在空氣中，所以生成的自由基大多在被檢測到之前就被氧化了。
對於硬塑料，含有crosslink的高分子，研究已經證實，在斷裂邊緣確實有自由基能夠被ESR檢測到。
對於軟塑料，研究表明斷裂處的高分子結構的確有變化，自由基生成之後會被氧化產生結構性的變化。可是因為沒能直接檢測到生成的自由基，所以沒有直接的證據來證明。
知乎大牛多，誰能在手套箱里撕一塊塑料然後去跑一個ESR就能給出硬邦邦的證據了。
想了這麼多，說了這麼多，然後並沒有什麼卵用。

一句話回答是：有可能撕開化學鍵。

高分子鏈受機械力的斷裂，早期證據是超聲作用的高分子降解，近二十年來開發了大量功能化體系。以下引用內容來自我們 2014 年在《化學進展》上發表的綜述論文《機械力響應高分子體系的原理、構建與應用》，原文還對幾類常見的機械力響應高分子體系進行了綜述，可在鏈接中下載。當然，限於此文的發表時間和文獻引用量，對於近年新的研究成果仍有不少遺漏，可以與 @白贇昊的答案相互補充。

1　高分子體系響應機械力的一般原理
近年來，刺激響應高分子（stimuli-responsive polymer）因為其新穎的功能與廣泛的應用前景而受到研究者們的廣泛關注[1],[2]。在刺激響應高分子材料中，機械應力響應的高分子具有獨特的功能特點。
機械力化學（Mechanochemistry）的研究領域包括宏觀機械力對化學體系和化學反應的效應，同時正在興起中的另一個方面是化學反應或化學現象在宏觀或微觀層面上具有的機械力效應[3]。早在兩千四百多年之前，人們就已經認識到諸如研磨或破碎等機械手段可以加快一些化學反應的發生[4]。然而與其它物理手段控制化學反應的分支學科（如熱化學、光化學和電化學）不同的是，由於宏觀機械方式難以操縱原子或化學鍵，長期以來機械力化學未能得到充分重視。1919 年，W. Ostwald 首次提出機械力誘發化學反應的概念，並稱之為機械力化學[5]。此後，機械力化學在無機合成、有機反應、合金材料、納米材料、生物礦化材料等領域得到一定發展和應用[6],[7]。在高分子化學領域中，人們很早就開始關注材料的機械性能和效應，諸如超聲等機械方法很早就被應用到聚合物降解反應中。過去的二十年中，力學響應的高分子及其理論研究得到了很大發展[8],[9],[10]。與通過原子力顯微鏡（AFM）等操縱的微觀機械方法[11],[12]。不同的是，這些力學響應的高分子體系是通過宏觀機械力誘導的方法促進微觀化學變化的發生。原則上，機械力響應的高分子體系可以對不同來源的（宏觀或微觀）機械力都發生響應。研究機械力使得高分子體系發生化學響應的原理以闡明其反應細節，並進一步指導新的力學響應體系的設計與合成，是研究者們十分關注的問題[13],[14]。但由於高分子材料內部的無規取向和宏觀機械彈性等特點，準確描述宏觀機械力對分子層面的化學反應如何調控尚具有很大難度[15]。

2　機械力作用下的化學鍵模型
從能量角度考察力學響應高分子材料中的機械誘導化學變化過程，可以將其概括為機械能轉化為化學鍵能，最終一部分存儲在化學鍵中、另一部分以熱能等其它形式散失的過程。其相反的過程——存儲的化學鍵能或張力能等釋放轉化為機械能——也是機械力化學研究的內容。這一過程中體系因為機械力的誘導而產生的額外自由能變 ΔGF 應當與機械力所做的非體積功相同。一般的，機械力做功微元 δw＝F?Δd，其中 F 為機械力的大小，Δd 為在力的方向上體系運動的距離。因此我們得到
ΔGF＝－δw＝－F?Δd (1)
在使用原子力顯微鏡（AFM）等手段測量單分子力譜時[16],[17]，上式被用來測量鍵能或者其它相互作用能。但力學響應的高分子對機械力刺激的響應方式不同於AFM等微觀手段，宏觀的機械力作用如機械拉伸或超聲等方式就可以使得高分子中特定化學鍵發生化學變化。這是高分子材料具有不同於一般材料的獨特性質造成的。高分子材料中相互纏結的聚合物鏈可以傳導作用在材料上的宏觀機械力，並使積累的張力在分子內的化學鍵或分子間相互作用最薄弱的地方通過斷鍵得到釋放[18]。人們很早在研究超聲降解聚合物的過程中就發現，聚合物溶液的平均分子量與降解速率有關，只有當平均分子量大於某一確定值Mlim時，超聲降解才能有效發生[19]。這說明聚合物鏈長在傳遞宏觀作用力到共價鍵上、以及促進共價鍵在機械力作用下的斷裂過程中具有顯著的促進作用。量子力學和統計力學研究進一步說明聚合物鏈在促進相應化學反應發生中起到了重要作用[20],[21]。這些結論提示研究者可能設計出具有特定化學結構的高分子體系，利用共價鍵的斷裂實現功能化響應[22]。

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1993, 34, 4111–4117

[20] J. Ribas-Arino, M. Shiga, D. Marx, Journal of American Chemistry Society,2010, 132, 10609–10614

[21] P. Dopieralski, P. Anjukandi, M. Ruckert, M. Shiga, J. Ribas–Arinox,
D. Marx, Journal of Material Chemistry,
2011, 21, 8309–8316

[22] M. W. A. Kuijpersa, P. D. Iedemab, M. F. Kemmerea, J. T. F.
Keurentjes, Polymer, 2004, 45, 6461–6467

扯那麼多幹什麼？這裡扯得越多的越是不懂的。
答案就是：都有。

@萬一狗

一定是有一些化學鍵斷裂的。
即便是Tg以上、非纏結的高分子熔體，拉的夠快的話，也會有一部分高分子鏈的化學鍵斷了。只是這個一部分，是非常少的一部分

掰藥片的例子在這裡不對。這是完全不同的兩個例子。極端一點，一個塑料袋如果經過交聯那就是一個分子，扯開也就有斷鍵的發生。學過高分子就知道分子鏈在相互是混亂纏繞的，撕裂點不會只在分子團之間。拉伸中有分子團的脫離，留出空隙，但是也有避不開的纏繞分子團。這時候就不得不斷鍵了。

舉例：你用力扯開一團密密麻麻的線球的時候，肯定會有線斷的。

更多知識可以看高分子基礎課件了解。

6月10日
之前在實驗室忙，一直隨便舉個例子，不如高票那個詳細。謝各位的贊。補充一些內容。

分子鏈在晶體和amorph非晶區的排布。

區域放大，就是這樣密密麻麻結構的重複，叫lamella

更多的這種結構圍著一個核心聚集起來，形成spheroid。

更多的spheroid相互接觸，交織。

試問，這樣的塑料形態，如何在撕開的時候不撕斷分子鏈。 C-C鍵能不過是334KJ/mol, 除以NA常數6.02E23，斷一根鍵才需要多少能量。

塑料的拉伸長度實驗。
在拉伸過程中，不定向的非晶區分子鏈受力向兩邊伸長，鏈的轉動自由度降低，排列趨於整齊，漸漸變得不透明。所以肯定斷鍵啦。

塑料注塑過程中，由於模具壁的阻力導致高分子球沿著壁拉伸成線。此時如果阻力依然有效，不免就會斷鍵。

所有圖來自我教授的課件。知乎上估計沒其他人見過~~~

對這個問題而言，兩種情況都有——既有撕開了的化學鍵，也有分開了的兩條或幾條鏈。

下圖展示了幾個比較形象的高分子模型，從左到右高分子的交聯程度依次增加，分別表示：
I、鏈狀高分子結構 —— II、樹枝狀高分子結構 —— III、網狀高分子結構

後兩者自不必說，撕開的時候必然破壞分子機構。即便是最左邊的鏈狀高分子做成的產品，它被撕開以後肯定還是會扯斷很多高分子鏈，因為材料中的高分子不可能都是同一走向的，有的方向的高分子必須被破壞。

關於塑料袋這個高分子模型，本答案下其他回答也都說得很好，我也不必多言。

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如果進一步討論這個問題，我不認為有什麼宏觀的破壞性的物理反應在分子層面不包含化學鍵的斷裂的，什麼摩擦呀，摔裂呀，扯斷呀，高溫呀（也包括之前有人在知乎提問的掰開藥片）都會有或多或少的化學反應發生。再往遠處說一點，這世界上任何一種存在，石頭也好，河流也好，裡面無時無刻不在發生各種化學反應，你我此時正在打字用的滑鼠、鍵盤、電腦，都在不斷發生化學反應，因此它們會不斷老化，越來越慢，直到徹底罷工。

其實發生點化學反應很正常，沒什麼大不了的。說點極端的，誰知道抽刀斷水的時候，裡面會不會有那麼一個水分子首先電離了，然後其正離子和負離子分別被截斷在刀的上下兩面，或者這些離子與刀面金屬發生了化學反應——畢竟有那麼多水分子、那麼多氫離子和氫氧根離子，水裡有雜質，刀上有金屬分子，也可能有雜質——發生幾個化學反應又算什麼呢？

像上圖這種情況，本來是一家的氫離子和氫氧根離子基本上就說再見了。如果一刀切下去，某一側有兩個氫離子，正好被刀上的金屬給還原了，於是還真就產生氫氣了。但如果我們說刀把水切成氫氣和氧氣那可就太不靠譜了。不過無論如何，這麼點小反應對體系整體的化學環境基本沒有影響。很多情況下，有沒有那麼幾根化學鍵的斷裂並不是多數問題的關鍵。難道我們非要定義有幾個以上的分子發生了化學反應就算有反應，幾個以下的分子就算沒反應？

如果考試里問到這些問題，大家只需要這麼回答就可以了——手撕塑料袋是化學變化，手掰藥片是物理變化，抽刀斷水是物理變化，打人一巴掌是物理化學各種變化。但是很多問題如果真要像我上面這樣嚴格討論和追究起來，就不是那麼簡單了。如果上面這些定義有助於我們簡化問題和解決問題，那麼它就是好的；如果這些定義在更深入地討論問題時失效了，我們便可以在這種情境下修正或者是放棄這些定義。

But, why so serious?

——————————

最後，當我說「why so serious?」的時候，我的意思是說何必要像我這樣想那麼多呢？而不是相反。請不要誤解了。

另外大家也不必懷疑本答案的正確性，如果我發現自己的回答有問題的話，我都會選擇及時撤回。等我有時間的時候會再寫一個更加詳細的答案，來說明手撕化學鍵就是這麼輕鬆。畢竟本回答這麼少贊的重要原因就是我沒能用這篇短文讓大多數人理解我的意思。等下次吧。

更新，反對韓東燃回答。
為啥他有專欄而我沒有?掀桌。
他的答案里刀切水理論上能做到，然而，你們你可以查詢一下"刀切水"，一個水分子有多大，多厚的刀能伸進H-O鍵中間?切斷塑料也不是由於刀能伸進鍵中間，而是局部應力集中"拉""斷的
高分子材料的力降解。
因為這個問題有點複雜且並非我本專業問題，我將使用轉載答案。
感謝化學吧吧友Mormed

常見的塑料一般由晶區或非晶區組成，中間有雜亂無章的分子鏈，常常會有分子鏈纏起來，叫做鏈纏結，若想分開這種材料，只有一種方法——切斷共價鍵

有人說分子鏈總有個頭吧，我把它從頭扯出來好不好
請不要小瞧高分子間的范德華力。。。設想扯一團拉麵狀的高分子，共價鍵鍵能按350kJ/mol計，當兩原子間相距0.15nm時便算做斷鍵，則F=E/d=3.9*10^-9N/鍵，每根高分子鏈的截面積約為0.2nm^2，則拉伸強度為2*10^6kg/cm^2
圍觀群眾：我們好像得到過這個數據！

那我們算算不斷鍵要用的力：
分子間有氫鍵的聚合物，比如聚乙烯醇、聚醯胺每0.5nm鏈段的摩爾內聚能（你可以看做另一種「鍵能」啦）20kJ/mol，鏈長按100nm計，則總的摩爾內聚能為4000kJ/mol，聚丁二烯等沒氫鍵的約為5kJ/mol，摩爾內聚能也有1000kJ/mol。
好像鍵能才300多哎，我就不算了。。。
慢著，上面的那個數據怎麼解釋？為什麼我剪斷塑料不需要那麼大力？
廢話！拉麵狀整齊的高分子還沒出生呢！

最後做一下總結吧，材料斷裂總是發生在最容易斷裂的地方，所以用刀切水制氫氣氧氣還是不可能的，高分子因為其特殊的長鏈特點，會表現出一些跟小分子不同的性質，可以說要研究高分子就必須考慮其長鏈特點（原帖里並沒有提及，這是最大的疏漏）。由上面的分析可以得知高分子在用刀切時確實有可能發生共價鍵斷裂

這個問題，我覺得要看是什麼塑料袋。通俗地說，有的類似薯片包裝袋，上留一個小豁口，順著一撕，就開了。。還有一些類似購物袋，要使勁撕，先形變，然後破掉，撕口還不均勻。。

前一種多是物理變化，應力集中，塑料袋的分子鍵有方向性，化學鍵破壞很少。。而後一種，之所以難撕，是有化學變化，破壞了分子鍵連接。所以都有物理和化學變化，一個物理的多，一個化學的多。

----關注我的人肯定暈了。我才不會告訴你們，我還有一個化學的學士學位。

我一開始想笑樓主來這，但突然意識到這在化學裡還真是個細思恐極的過程。。。
即便是完全靜止的塑料袋，每秒也有成百上千的化學鍵在斷裂重組，所以塑料袋撕開的斷口處張力是否會增大斷口處化學鍵隨機斷裂的概率，如果是，如何增加，這還真是個值得思考的問題。。。

學過一點高分子，主要還是不斷鍵的

塑料袋很多種不錯，但是生活常見、而且撕得動的塑料袋（超市購物袋、熟食包裝袋），基本都是PE，也就是聚乙烯。
一般它的分子量是30000-30000，無論是高壓低密度聚乙烯（LDPE）還是低壓高密度聚乙烯（HDPE）。這樣的分子量大約是1000-10000個重複單元，LDPE還有支鏈，對於高分子來說不算很大的分子。而且PE本身結晶性很好，局部還是會形成微晶的（這也是聚乙烯不算很透明的原因），更縮短了分子鏈端到端的實際長度。
PS：別跟我提UHMWPE，有拿他做塑料袋么？
PS2：不知道排名第一的為什麼給了一個用於GPC分析的網頁，Fluka的東西很貴不說，才1000的分子量，這是測分子鏈用的喂

樓上好多人說的，給我們感覺是

↓

一團很亂的線，用力一捋，都變直了

一團很亂的線，用力一捋，都變直了
好神奇有沒有啊

其實聚乙烯根本不是纏繞起來解不開好么。
說白了，更多是像麵條一樣

看著是這樣

撈（拉）起來就是條理分明了

本身塑料袋生產中就利用拉伸工藝。撕開塑料袋之前，袋子還會被拉長。這會讓分子鏈產生取向。也就是大部分分子鏈排列都是同一方向，更不是處處交織在一起的。

鏈與鏈之間的作用力沒那麼大，很容易就脫開了。

當然有少數幾根分子鏈倒霉被扯斷，也是可能的。

另外大家不要以為化學鍵是很神奇的事情。
你們以為鍵是這樣的，中間有根棍連著很難斷開

這不過是

這不過是易於觀察的原子和成鍵的球棍模型
其實它是這樣的

或者準確說是這樣的

對，就是

對，就是一片空白
因為原子核和電子都是很小的。跟原子的體積相比幾乎可忽略。而原子體積跟分子體積的關係，第二幅圖才是接近真實的比例。（需要注意的是原子半徑也僅僅是一個定義，如果我們真的把原子放大到宏觀尺寸，那會是第三幅圖的效果。。。）

鍵的本質就是電子云，表示電子出現概率。斷鍵過程無外乎是電子密度分布改變的過程（當然該過程需要能量，但是以宏觀來看，斷幾個鍵需要的能量不多）

也就是或多或少我們還是會撕開一些分子鏈。
斷鍵並不是什麼高深複雜的過程，對被扯斷的分子鏈來說，就是多個自由基而已，自由基壽命很短，很容易就湮滅了。然後變成了兩個穩定的短分子。相對於塑料袋龐大的分子數量來說不值一提。

對於其他熱塑性塑料，情況類似，即便撕起來更費勁，但是斷鍵也不是主要部分，主要還是分開了幾乎全部的聚合物鏈。

對於交聯的橡膠，可認為整塊聚合物是一個大分子。確實撕開會斷鍵。。。但是也要注意到，交聯的部分（二硫鍵）相比聚合物鏈的鍵數量還是微不足道的。其實你還是分開聚合物鏈為主。

徒手斷鍵現象在生活中也不是不能發生，比如你可以徒手掰碎一塊硅，斷開的都是共價鍵

生物狗表示不懂細節，但可以提供思路：請大家計算一下合成長鏈大分子聚合物需要多少能量？手撕又能給每個分子提供多少能量？

上大學前，這個問題還可以試著答一下
上完大學，連答案都看不懂啊，有木有...

結論：除非交聯過的，否則一定是分子鏈滑脫。就算有分子鏈斷裂，也是沒有統計學意義的極小概率事件。

證據：有種超高分子量PE（UHMWPE），所有分子鏈都是軸向取向，極端規整，做出來的材料的軸向單位重量強度遠超過Kevlar和鋼筋。但是根據模型顯示，其實軸向斷裂的時候也就是PE分子鏈被拉出來了。

所以一般的塑料袋，除非交聯過的，都是分子滑脫罷了。

占坑。等我強大到可以手撕化學鍵再來回答這個問題。

手撕塑料袋是化學反應么難道

我只想說大三學3Q03polymer的時候，老師特地帶了一堆塑料袋的碎片讓每個人橫著撕豎著撕來判斷鏈鏈接方向。。。。但我並沒有認真聽課
愛生活的題主。。。。

@郭凱莉其實這個問題我看見的比較早，一直不知道怎麼回答，不是我裝逼，是我覺得這個問題太強大了。信息量好大。嗯，其實就是手撕高分子鏈。不過小鍋你既然邀了，我就回答。還是早上郵箱看見的你的邀請。

大概說說，雖然是化學系的，不過面對那麼多大牛，我還是班門弄斧了。

首先給大家來一個科普：
1——PET聚對苯二甲酸乙二醇酯
常見於礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等。溫度達到70℃時易變形，且有對人體有害的物質溶出。1號塑料品使用10個月後，可能釋放出致癌物DEHP。這類瓶子不能放在汽車內曬太陽，不能裝酒、油等物質。
2——HDPE高密度聚乙烯
常見於白色藥瓶、清潔用品、沐浴產品。不要用來做水杯，或者做儲物容器裝其他物品。
3——PVC聚氯乙烯
常見於雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。可塑性優良，價錢便宜，故使用很普遍，耐熱至81℃時達到頂點，高溫時容易產生有害物質，很少被用於食品包裝。難清洗、易殘留，不要循環使用。
4——PE聚乙烯
常見於保鮮膜、塑料膜等。高溫時有有害物質產生，有毒物質隨食物進入人體後，可能引起乳腺癌、新生兒先天缺陷等疾病。
5——PP聚丙烯
常見於豆漿瓶、優酪乳瓶、微波爐餐盒，熔點高達167℃，是唯一可以放進微波爐的塑料製品，可在小心清潔後重複使用。需要注意的是，有些微波爐餐盒，盒體以5號PP製造，但盒蓋卻以1號PET製造，由於PET不能抵受高溫，故不能與盒體一併放進微波爐。
6——PS聚苯乙烯
常見於碗裝泡麵盒、快餐盒。不能放進微波爐中，以免因溫度過高而釋放出有害化學物質。避免用快餐盒打包滾燙的食物，別用微波爐煮碗裝速食麵。
7——PC聚碳酸酯
常見於水壺、太空杯、奶瓶。百貨公司常用這些材質的水杯當贈品。不過，這種材質的水杯很容易釋放出有毒物質雙酚A，對人體有害。另外，使用這種水杯時不要加熱，不要在陽光下曬。

這些是我們常見的塑料瓶子，軟塑料和硬塑料都有，嗯，你沒有看錯，都是聚合物。聚合物分子量都是上萬的啊！

看過一個笑話不好笑銀行取錢，一列隊伍裡面一個人在打電話，說：對，你先弄上幾百萬，不行就幾千萬。隊伍裡面其他人聽見了都默默到了其他隊伍裡面排隊去了。銀行經理都出來了問需不需要運鈔車。。。嗯，你想必已經明白了，這個人其實是搞高分子的。。。

步入主題，我覺得撕開化學鍵還是不可能的，化學鍵不論是均裂產生自由基還是異裂產生碳正離子，都會立即反應產生新的化學分子。用以前高中的話來說就是舊鍵斷裂，新鍵產生。也就是產生新物質。你撕了塑料有新的物質產生嗎？沒有，還是塑料。所以，我覺得不會撕裂化學鍵。再說了，你看看一個化學鍵斷裂需要的能量，再說說塑料裡面有多少化學鍵，你乘一下，所需要的能量就知道了。應該，你撕一下提供不了那麼多能量吧。

嗯，就這些，上面的科普來自於百度，笑話也是網路上看見的，如果侵權，告知立刪。謝謝。

對於我的答案，我說了，本來就是班門弄斧，你喜歡，那麼就喜歡點贊，不喜歡，那就不喜歡吧，因為我說了本來就是班門弄斧，何況對於高分子我了解不多，現在還在困惑於二組分系統相圖及其應用。。。。

謝謝！