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La verità sul peso molecolare medio numerico: la capisci?
Nella chimica dei polimeri, la distribuzione del peso molecolare (o distribuzione della massa molare) descrive il numero di moli di ciascuna specie polimerica (N_i) rispetto alla massa molare di quella specie (M_i < /codice>). Nei polimeri lineari, le singole catene polimeriche raramente hanno lo stesso grado di polimerizzazione e massa molare, quindi esiste sempre una distribuzione attorno a una media. La distribuzione della massa molare dei polimeri può essere modificata mediante frazionamento dei polimeri.
È possibile definire medie diverse in base al metodo statistico applicato. In pratica vengono utilizzate quattro medie, che rappresentano una media ponderata in termini di frazione molare e frazione ponderale.
Diversi valori medi della massa molare
Nella chimica dei polimeri, diversi metodi di misurazione mirano a masse molari specifiche. I quattro citati più frequentemente sono:
- Massa molare media numerica (
M_n), nota anche come peso molecolare medio numerico (NAMW). - Massa molare media in massa (
M_w), dove w rappresenta il peso spesso chiamato anche peso medio o peso molecolare medio ponderale (WAMW); - Z-massa molare media (
M_z), dove z sta per centrifugazione (dal tedesco Zentrifuge). - Viscosità massa molare media (
M_v).
Il rapporto tra la massa molare media numerica e la massa molare media massica è chiamato indice di dispersione, o polidispersità, che può indicare l'intervallo di distribuzione di un campione.
Misurazione della massa molare
Queste diverse definizioni hanno un significato fisico reale perché diverse tecniche nella chimica dei polimeri spesso ne misurano solo una. Ad esempio, il metodo di permeazione misura la massa molare media in base al numero, mentre la diffusione della luce laser a piccolo angolo misura la massa molare media in massa. La massa molare media della viscosità ottenuta dalla viscometria è determinata dall'interazione tra l'ambiente e il polimero ed è tipicamente compresa tra 0,5 e 0,8.
In una tipica curva di distribuzione, la relazione tra i valori medi è:
M_n < M_v < M_w < M_z.
Caratteristiche e distribuzione dei polimeri
La distribuzione della massa molare di un campione di polimero può essere influenzata dalla cinetica chimica e dalle procedure di lavorazione. Un polimero ideale con crescita graduale avrebbe una dispersione pari a 2, mentre una reazione polimerica vivente ideale formerebbe un polimero con una dispersione pari a 1. Dissolvendo il polimero, può esserci una frazione insolubile ad alta massa molare che viene filtrata, causando una riduzione di M_w maggiore di M_n, riducendo così la dispersione.
La massa molare media numerica viene determinata calcolando la media aritmetica ordinaria delle masse molari di vari polimeri diversi.
L'influenza della quantità e della massa sulla massa molare media
La massa molare media numerica (M_n) può essere calcolata misurando la massa di un certo numero di molecole di polimero e quindi dividendo la somma per il numero totale di molecole. La massa molare media della massa (M_w), d'altra parte, tiene conto della dimensione di ciascun polimero e le molecole più grandi avranno una proporzione maggiore rispetto alle molecole più piccole.
La formula per il calcolo della massa molare media è:
M_w = ∑ N_i M_i^2 / ∑ N_i M_i.
Comprensione della massa molare media Z
La massa molare Z-Average è la massa molare media del terzo momento, o cubo, e questa misurazione consente una migliore valutazione delle prestazioni del polimero, soprattutto in termini di proprietà di flusso e viscoelastiche.
La massa molare media Z è calcolata da:
M_z = ∑ M_i^3 N_i / ∑ M_i^2 N_i.
In sintesi, comprendere il significato dietro il peso molecolare medio numerico non solo aiuta a comprendere le proprietà dei polimeri, ma migliora anche l'efficienza e l'efficacia delle relative applicazioni. Tuttavia, avete mai pensato all’impatto che questi pesi molecolari avranno sui futuri cambiamenti nella scienza dei materiali?
