Cantități caracteristice ale unui polimer

Diferitele mase molare medii

Sinteza polimerilor are ca rezultat cel mai adesea o distribuție a lanțurilor de diferite lungimi, nu se poate vorbi de masă molară, ci mai degrabă de mase molare medii . Acestea sunt exprimate în g · mol −1 .

Este :

eu

gradul de polimerizare ;

Mijloc}

masa molară a lanțurilor de grad de polimerizare ;

eu

mijloc}

masa lanțurilor de grad de polimerizare ;

eu

Sau}

, numărul lanțurilor de masă molară ;

Mijloc}

există patru mase molare medii, descrise mai jos.

Numărul de masă molară medie

Aceasta este media maselor molare ponderate de numărul de lanțuri de pe fiecare lungime. Aceasta corespunde masei molare a unui lanț de lungime medie.

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

Se obține în general prin osmometrie , crioscopie sau ebulliometrie .

Masa medie a masei molare

Aceasta este media maselor molare ponderate de masa lanțurilor de fiecare lungime.

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

Se obține cel mai adesea prin împrăștiere dinamică a luminii (DLS), dar poate fi măsurată și prin ultracentrifugare sau prin spectrometrie de masă de tip MALDI-TOF (acronim în engleză care înseamnă distorsiune cu laser asistată prin matrice / ionizare spectrometrie de masă - Timp de zbor ) sau prin unghi mic împrăștierea neutronilor (în franceză, DNPA).

${\ bar {M_ {n}}}$ și poate fi, de asemenea, determinată de cromatografia de excludere a mărimii (SEC) numită și cromatografie permeabilă pe gel (GPC). ${\ bar {M_ {w}}}$

Masa molară medie a centrifugării (sau sedimentării)

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

Se folosește din ce în ce mai puțin. Nu mai este menționat în articolele recente. A fost determinat anterior prin ultracentrifugare.

Viscometrul înseamnă masa molară ${\ bar {M_ {vb}}}$

Rețineți, totuși, că aceasta nu este o valoare absolută, deoarece măsurarea sa depinde de solventul utilizat. La fel ca această magnitudine nu este utilizată pe scară largă. Cu toate acestea, utilizarea sa poate fi practică pentru comparații între mai multe probe (în același solvent). ${\ bar {M_ {vb}}}$ ${\ bar {M_ {z}}}$

Având în vedere definițiile anterioare, este evident că, pentru aceeași distribuție a macromoleculelor, relația este întotdeauna verificată. ${\ bar {M_ {z}}}> {\ bar {M_ {w}}}> {\ bar {M_ {n}}}$

Diferitele grade medii de polimerizare

Gradul mediu de polimerizare ca număr

Este egal cu numărul mediu de unități monomerice din lanțurile polimerice.

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

Dacă este masa molară a unei unități monomerice, avem și $M_ {0}$

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

Grad mediu de polimerizare în vrac

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

Dispersia

De asemenea, este definită dispersitatea Đ: oferă o primă idee despre distribuția maselor molare ale diferitelor macromolecule din polimer. Pentru un polimer perfect, în care toate macromoleculele ar avea aceeași lungime (și, prin urmare, aceeași masă molară), Đ ar fi egal cu 1.

Dispersitatea Đ se calculează după cum urmează

Đ = .

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

În literatura de limbă engleză, dispersitatea este uneori notată prin litera Q în loc de Đ.

Dispersitatea nu trebuie confundată cu indicele de polidispersitate, care reprezintă distribuția mărimii unei populații de particule, de exemplu cea găsită în polimerizarea în emulsie.

Metode de determinare grafică

Datorită progresului constant al computerelor din ultimele decenii, determinarea masei molare medii este din ce în ce mai des realizată direct de software integrat în aparatul utilizat.

Cu toate acestea, există metode pentru determinarea grafică a acestor cantități. Fiecare metodă grafică este, desigur, specifică unei tehnici de măsurare. În mod neexhaustiv, putem cita:

Grafic Zimm ( Zimm Plot ): pentru a determina masa molară medie în greutate de la rezultatele experimentelor de dispersare a luminii; ${\ bar {M_ {w}}}$
Determinarea grafică a masei molare medie viscozimetrică prin graficul Huggins ( Huggins Plot ) sau Kraemer ( Kraemer Plot ). ${\ bar {M_ {vb}}}$

Astăzi, aceste metode grafice sunt adesea folosite ca pretext pentru exercițiile universitare.

Note privind evaluările

Se remarcă, de asemenea, gradul mediu de polimerizare . ${\ bar {DP_ {n}}}$ ${\ bar {X_ {n}}}$
Se remarcă, de asemenea, gradul mediu de polimerizare în greutate . ${\ bar {DP_ {w}}}$ ${\ bar {X_ {w}}}$
În unele documente francofone, se remarcă uneori masa molară în greutate . ${\ bar {M_ {w}}}$ ${\ bar {M_ {p}}}$
În literatura de limbă engleză, indicele de polimolecularitate este uneori notat prin litera Q sau acronimul PDI (pentru PolyDispersity Index ) în locul lui I.
În ceea ce privește numele tehnicilor de măsurare a acestor cantități caracteristice, termenii englezi sunt în general mai ușor de utilizați decât traducerea lor în franceză. Vorbim, de exemplu, de împrăștiere cu unghi mic, mai degrabă decât de împrăștiere cu neutron cu unghi mic.