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数平均分子量の真実、理解していますか？
高分子化学において、分子量分布（またはモル質量分布）は、各ポリマー種のモル数（N_i）とその種のモル質量（M_i）の関係を表します。 ）。線状ポリマーでは、個々のポリマー鎖の重合度とモル質量が同じになることはほとんどなく、平均値の周りに常に分布が存在します。ポリマーのモル質量分布は、ポリマー分別によって変更できます。
適用された統計手法に応じて、異なる平均値を定義できます。実際には、モル分率と重量分率に基づく加重平均を表す 4 つの平均値が使用されます。
モル質量の異なる平均値
高分子化学では、さまざまな測定方法によって特定のモル質量を測定します。最もよく言及される 4 つは次のとおりです。
- 数平均モル質量 (
M_n)。数平均分子量 (NAMW) とも呼ばれます。 - 質量平均モル質量 (
M_w)。w は重量を表します。重量平均または重量平均分子量 (WAMW) とも呼ばれます。 - Z 平均モル質量 (
M_z)。ここで、z は遠心分離機 (ドイツ語の Zentrifuge に由来) を表します。 - 粘度平均モル質量 (
M_v)。
数平均モル質量と質量平均モル質量の比は分散または多分散指数と呼ばれ、サンプルの分布範囲を示します。
モル質量の測定
これらの異なる定義には実際の物理的な意味があり、高分子化学におけるさまざまな技術では通常、そのうちの 1 つだけが測定されます。たとえば、浸透圧測定法では数平均モル質量を測定しますが、小角レーザー光散乱法では質量平均モル質量を測定します。粘度測定法から得られる粘度平均モル質量は、環境とポリマー間の相互作用によって決定され、通常は 0.5 ～ 0.8 の範囲になります。
一般的な分布曲線では、平均値間の関係は
M_n < M_v < M_w < M_zとなります。
ポリマーの特性と分布
ポリマーサンプルのモル質量分布は、化学反応速度論や処理手順によって影響を受ける可能性があります。理想的な段階成長ポリマーは分散度が 2 であるのに対し、理想的なリビングポリマー反応では分散度が 1 のポリマーが形成されます。ポリマーを溶解すると、不溶性の高モル質量分率が濾過され、M_w が M_n よりも減少し、分散が減少する可能性があります。
数平均モル質量は、さまざまなポリマーのモル質量の通常の算術平均を計算することによって決定されます。
数と質量の平均モル質量の影響
数平均モル質量 (M_n) は、一定数のポリマー分子の質量を測定し、その合計を分子の総数で割ることによって計算できます。一方、質量平均モル質量 (M_w) は各ポリマーのサイズを考慮しており、大きな分子の方が小さな分子よりも大きな割合を占めます。
質量平均モル質量は次のように計算されます:
M_w = ∑ N_i M_i^2 / ∑ N_i M_i。
Z平均モル質量の理解
Z 平均モル質量は、第 3 モーメントまたは立方平均モル質量であり、特に流動性と粘弾性特性の観点からポリマーの性能をより適切に評価できる測定値です。
Z 平均モル質量は次のように計算されます:
M_z = ∑ M_i^3 N_i / ∑ M_i^2 N_i.
つまり、数平均分子量の意味を理解することは、ポリマーの特性を理解するのに役立つだけでなく、関連するアプリケーションの効率と有効性を向上させることにも役立ちます。しかし、これらの分子量が材料科学の将来の変化にどのような影響を与えるかについて考えたことはありますか?
