Wie berechnet man das Molekulargewicht des Polymers?
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Polymere enthalten im Gegensatz zu vielen anderen Substanzen eine Vielzahl von Ketten mit unterschiedlichem Molekulargewicht. Daher können wir das genaue Molekulargewicht eines Polymers nicht berechnen. Stattdessen berechnen wir das durchschnittliche Molekulargewicht eines Polymers. Es ist sehr wichtig, das durchschnittliche Molekulargewicht eines Polymers zu bestimmen, da seine Eigenschaften davon abhängen. Beispielsweise würde sich ein Polymer mit einem großen durchschnittlichen Molekulargewicht auf eine völlig andere Weise verhalten als ein Polymer mit einem kleinen durchschnittlichen Molekulargewicht. Es gibt verschiedene Ansätze zur Berechnung der mittleren Molekulargewichte von Polymeren, einschließlich Viskosimetrie, Osmometrie, Größenausschlusschromatographie, Ultrazentrifugation, Lichtstreuung, Endgruppenanalyse und turbidimetrische Titration.
Dieser Artikel konzentriert sich auf,
1. Wie berechnet man das Molekulargewicht des Polymers??
- Zahlenmittel des Molekulargewichts
- Gewichtsmittel des Molekulargewichts
2. Was ist Viskosimetrie??
3. Was ist Ultrazentrifugation??
Wie berechnet man das Molekulargewicht des Polymers?
Es gibt zwei gängige Wege, um das durchschnittliche Molekulargewicht von Polymeren zu berechnen, wenn die Molekulargewichtsverteilungen bekannt sind.
Zahlenmittel des Molekulargewichts
Die erste Methode ist das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Ḿn), was durch die Gleichung gefunden wird;
Ḿn= Σ xich Mich
Mich ist das mittlere Molekulargewicht des Größenbereichs ich, und xich ist der Bruchteil der Gesamtzahl der Ketten innerhalb des angegebenen Bereichs.
Gewichtsmittel des Molekulargewichts
Die zweite Methode ist das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Ḿw), gefunden durch Gleichung;
Ḿw= Σ wich Mich
Mich ist das mittlere Molekulargewicht des Größenbereichs ich, und Wich ist der Gewichtsanteil der Moleküle innerhalb des angegebenen Bereichs.
Was ist Viskosimetrie?
Die gebräuchlichste Technik zur Bestimmung des durchschnittlichen Molekulargewichts eines Polymers ist die Viskosimetrie, bei der ein Ubbelohde-Viskosimeter verwendet wird. Bei diesem Verfahren sollte das Polymer in flüssiger Form vorliegen; Wenn nicht, muss es mit einem Lösungsmittel mit bekannter Konzentration gelöst werden. Nach der Mark-Houwink-Gleichung kann das Molekulargewicht der Viskosität berechnet werden (η) ist bekannt.
[η] = KM ein … 1
K und a sind bekannte Konstanten, die vom Lösungsmittel, der Art des Polymers und der Temperatur abhängen.
Der Wert von [η] kann durch Auftragen ((η- η.) Bestimmt werden0) / η0c) als Funktion von c, wobei c die Konzentration der Polymerlösung ist. Um das η unter Verwendung eines Viskosimeters zu bestimmen, sollte zuerst eine Reihe von Lösungen von Polymeren hergestellt werden. Dann muss die Ausflusszeit für jede Lösung (t) bestimmt werden. Nach der Huggins-Gleichung,
(t - t0) / t0c = (η - ηO)/ η0c… 2
t0 ist die Auslaufzeit des reinen Lösungsmittels ohne Polymer. Durch Verwendung der obigen 1 und 2-Gleichung können wir die durchschnittliche Viskosität eines Polymers bestimmen.
Ubbelohde-Viskosimeter
Was ist Ultrazentrifugation?
Bei diesem Verfahren wird das durchschnittliche Molekulargewicht eines Polymers durch Messen der Sedimentationsgeschwindigkeit bestimmt. Die Sedimentationsrate von Partikeln ist normalerweise sehr langsam. Um den Prozess zu beschleunigen, können wir eine Ultrazentrifuge verwenden. Das durchschnittliche Molekulargewicht eines Polymers kann durch die folgende Gleichung bestimmt werden:
M = SRT / (1- ρνs) D
M ist das Molekulargewicht der Probe, R ist die universelle Gaskonstante, T ist die Temperatur, ρ ist die Lösungsdichte, νs ist das spezifische Volumen des gelösten Stoffes, S ist die Sedimentationskonstante und D ist der Diffusionskoeffizient.
S muss zuerst anhand der folgenden Gleichung bestimmt werden.
S = s / r ω2
s ist die Geschwindigkeit, r ist der Radius und ω ist die Winkelgeschwindigkeit.
Neben diesen Haupttechniken werden auch die Chromatographie, Osmometrie, Lichtstreuung, Endgruppenanalyse und turbidimetrische Titrationsmethoden zur Bestimmung des Molekulargewichts von Polymeren angewendet. Die am häufigsten verwendete und einfachste Technik ist jedoch die Viskosimetrie.
Verweise
Stuart, B. H. (2008).Polymeranalyse (Vol. 30). John Wiley & Sons.
Bildhöflichkeit:
"Ubbelohde lepkosciomierz" Von Warczp - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
