Charakteristické množství polymeru

Různé průměrné molární hmotnosti

Syntéza polymerů nejčastěji vede k distribuci řetězců různých délek, nelze mluvit o molární hmotnosti, ale spíše o průměrných molárních hmotnostech . Jsou vyjádřeny v g · mol -1 .

Je :

i

stupeň polymerace ;

Střední}

molární hmotnost řetězců stupně polymerace ;

i

střední}

hmotnost řetězců stupně polymerace ;

i

Nebo}

, počet řetězců molární hmotnosti ;

Střední}

existují čtyři průměrné molární hmotnosti popsané níže.

Počet průměrné molární hmotnosti

Toto je průměr molárních hmotností vážený počtem řetězců každé délky. To odpovídá molární hmotnosti řetězce střední délky.

{\ bar {M_ {n}}} = {\ frac {\ sum _ {i} N_ {i} \ krát M_ {i}} {\ sum _ {i} N_ {i}}}

Obvykle se získává osmometrií , kryoskopií nebo ebulliometrií .

Hmotnostní průměrná molární hmotnost

Toto je průměr molárních hmotností vážený hmotností řetězců každé délky.

{\ bar {M_ {w}}} = {\ frac {\ sum _ {i} m_ {i} \ krát M_ {i}} {\ sum _ {i} m_ {i}}} = {\ frac { \ sum _ {i} N_ {i} \ krát M_ {i} ^ {2}} {\ sum _ {i} N_ {i} \ krát M_ {i}}}

Nejčastěji se získává dynamickým rozptylem světla (DLS), ale lze jej měřit také ultracentrifugací nebo hmotnostní spektrometrií typu MALDI-TOF (anglická zkratka znamená Matrix-assisted laser destortion / ionization mass spectrometry - Time of flight ) nebo malým úhlem rozptyl neutronů (ve francouzštině, DNPA).

${\ bar {M_ {n}}}$ a lze je také určit vylučovací chromatografií (SEC), která se také nazývá gelová permeační chromatografie (GPC). ${\ bar {M_ {w}}}$

Průměrná molární hmotnost centrifugace (nebo sedimentace)

{\ bar {M_ {z}}} = {\ frac {\ sum _ {i} N_ {i} \ krát M_ {i} ^ {3}} {\ sum _ {i} N_ {i} \ krát M_ {i} ^ {2}}}

Používá se stále méně. V posledních článcích již není zmíněn. Dříve to bylo stanoveno ultracentrifugací.

Viskozimetr střední molární hmotnost ${\ bar {M_ {vb}}}$

To však není absolutní hodnota, protože její měření závisí na použitém rozpouštědle . Stejně jako tato velikost není široce používána. Jeho použití se však může ukázat jako praktické pro srovnání mezi několika vzorky (ve stejném rozpouštědle). ${\ bar {M_ {vb}}}$ ${\ bar {M_ {z}}}$

Vzhledem k předchozím definicím je zřejmé, že pro stejnou distribuci makromolekul je vztah vždy ověřen. ${\ bar {M_ {z}}}> {\ bar {M_ {w}}}> {\ bar {M_ {n}}}$

Různé průměrné stupně polymerace

Průměrný počet polymerací

Rovná se průměrnému počtu monomerních jednotek v polymerních řetězcích.

{\ bar {DP_ {n}}} = {\ frac {\ sum _ {i} i \ krát N_ {i}} {\ sum _ {i} N_ {i}}}

Pokud je molární hmotnost monomerní jednotky, máme také $M_ {0}$

{\ bar {DP_ {n}}} = {\ frac {{\ bar M} _ {n}} {M_ {0}}}

Průměrný stupeň objemové polymerace

{\ bar {DP_ {w}}} = {\ frac {\ sum _ {i} i ^ {2} \ krát N_ {i}} {\ sum _ {i} i \ krát N_ {i}}}

Rozptyl

Je také definována disperzita Đ: poskytuje první představu o distribuci molárních hmot různých makromolekul v polymeru. Pro dokonalý polymer, kde by všechny makromolekuly měly stejnou délku (a tedy stejnou molární hmotnost), by se Đ rovna 1.

Disperzita Đ se vypočítá následovně

Đ = .

{\ frac {M_ {w}} {M_ {n}}}

V anglicky mluvící literatuře je disperze někdy označována písmenem Q místo Đ.

Disperzita by neměla být zaměňována s indexem polydisperzity, který představuje distribuci velikosti populace částic, například těch, které se vyskytují při emulzní polymeraci.

Metody grafického stanovení

Vzhledem k neustálému pokroku počítačů v posledních desetiletích se stanovení průměrných molárních hmot stále častěji provádí přímo pomocí softwaru integrovaného do použitého přístroje.

Existují však metody grafického určení těchto veličin. Každá grafická metoda je samozřejmě specifická pro měřicí techniku. Neúplným způsobem můžeme citovat:

Graf Zimm ( Zimm Plot ): pro stanovení průměrné molární hmotnosti podle výsledků experimentů rozptylu světla; ${\ bar {M_ {w}}}$
grafické stanovení viskozimetrické střední molární hmotnosti grafem Huggins ( Huggins Plot ) nebo Kraemer ( Kraemer Plot ). ${\ bar {M_ {vb}}}$

Dnes se tyto grafické metody často používají jako záminka pro univerzitní cvičení.

Poznámky k hodnocení

Rovněž je zaznamenán číselný průměrný stupeň polymerace . ${\ bar {DP_ {n}}}$ ${\ bar {X_ {n}}}$
Rovněž je zaznamenán průměrný stupeň polymerace podle hmotnosti . ${\ bar {DP_ {w}}}$ ${\ bar {X_ {w}}}$
V některých frankofonních dokumentech je někdy uvedena průměrná molární hmotnostní hmotnost . ${\ bar {M_ {w}}}$ ${\ bar {M_ {p}}}$
V anglicky mluvící literatuře je index polymolekulárnosti někdy označován písmenem Q nebo zkratkou PDI (pro index PolyDispersity ) místo I.
Pokud jde o názvy technik pro měření těchto charakteristických veličin, anglické výrazy se obecně používají snáze než jejich francouzský překlad. Mluvíme například o malém úhlu rozptylu neutronů spíše než o malém úhlu rozptylu neutronů.