Polimery zawierają szeroką gamę łańcuchów o różnej masie cząsteczkowej, w przeciwieństwie do wielu innych substancji. Dlatego nie możemy obliczyć dokładnej masy cząsteczkowej polimeru; zamiast tego obliczamy średnią masę cząsteczkową polimeru. Bardzo ważne jest określenie średniej masy cząsteczkowej polimeru, ponieważ od tego zależą ich właściwości. Na przykład polimer o dużej średniej masie cząsteczkowej zachowywałby się zupełnie inaczej niż polimer o małej średniej masie cząsteczkowej. Istnieją różne podejścia do obliczania średnich mas cząsteczkowych polimerów, w tym wiskozymetria, osmometria, chromatografia wykluczania, ultrawirowanie, rozpraszanie światła, analiza grup końcowych i miareczkowanie turbidymetryczne.

Ten artykuł skupia się na:

1. Jak obliczyć masę cząsteczkową polimeru? – Liczbowo średnia masa cząsteczkowa – Wagowo średnia masa cząsteczkowa

2. Co to jest wiskozymetria?

3. Co to jest ultrawirowanie?

Jak obliczyć masę cząsteczkową polimeru?

Istnieją dwa powszechne sposoby obliczania średniej masy cząsteczkowej polimerów, jeśli znane są rozkłady masy cząsteczkowej.

Liczbowo średnia masa cząsteczkowa

Pierwsza metoda to liczbowo średnia masa cząsteczkowa (Ḿ ), który znajduje się w równaniu;

M = Σ x_i m_i

m_i jest średnią cząsteczką z zakresu wielkości i, oraz x_i to ułamek całkowitej liczby łańcuchów w podanym zakresie.

Średnia masa cząsteczkowa wagi

Druga metoda to wagowo średnia masa cząsteczkowa (M_w), znalezione przez równanie;

M _w = Σ w_i m_i

m_i jest średnią cząsteczką z zakresu wielkości i, oraz w_i jest ułamkiem wagowym cząsteczek w podanym zakresie.

Co to jest wiskozymetria

Najpowszechniejszą techniką stosowaną do określania średniej masy cząsteczkowej polimeru jest wiskozymetria, w której stosuje się wiskozymetr Ubbelohde. W tej metodzie polimer powinien być w postaci płynnej; jeśli nie, należy go rozpuścić przy użyciu rozpuszczalnika o znanym stężeniu. Zgodnie z równaniem Marka-Houwinka masę cząsteczkową można obliczyć, jeśli znana jest lepkość (η).

[η] = KM ^a ………………1

K i a są znanymi stałymi, które zależą od rozpuszczalnika, rodzaju polimeru i temperatury.

Wartość [η] można określić, wykreślając ((η- η₀)/₀c) w funkcji c, gdzie c jest stężeniem roztworu polimeru. W celu wyznaczenia η za pomocą wiskozymetru należy najpierw wykonać serię roztworów polimerów. Następnie należy określić czas wypływu dla każdego roztworu (t). Zgodnie z równaniem Hugginsa

(t – t₀) / T₀c = (η – ηo)/ η₀c ……………2

T₀ to czas wypływu czystego rozpuszczalnika bez polimeru. Korzystając z powyższego równania 1 i 2 możemy wyznaczyć średnią lepkość polimeru.

Lepkościomierz Ubbelohde

Co to jest ultrawirowanie?

W tej metodzie średnią masę cząsteczkową polimeru określa się mierząc szybkości sedymentacji. Szybkość sedymentacji cząstek jest zwykle bardzo powolna. W celu przyspieszenia procesu możemy użyć ultrawirówki. Średnią masę cząsteczkową polimeru można określić za pomocą następującego równania;

M= S R T / (1- ρν_s) D

M to masa cząsteczkowa próbki, R to uniwersalna stała gazowa, T to temperatura, ρ to gęstość roztworu, ν _s to objętość właściwa substancji rozpuszczonej, S to stała sedymentacji, a D to współczynnik dyfuzji.

S należy najpierw określić przy użyciu poniższego równania.

S= s / r ω²

s to prędkość, r to promień, a ω to prędkość kątowa.

Oprócz tych głównych technik do określania mas cząsteczkowych polimerów stosuje się również chromatografię, osmometrię, rozpraszanie światła, analizę grup końcowych i miareczkowanie turbidymetryczne. Jednak najczęściej stosowaną i najprostszą techniką jest wiskozymetria.