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A verdade sobre o peso molecular médio numérico: você entende?
Na química de polímeros, a distribuição de peso molecular (ou distribuição de massa molar) descreve o número de moles de cada espécie de polímero (N_i) em relação à massa molar dessa espécie (M_i /código>). Em polímeros lineares, as cadeias poliméricas individuais raramente têm o mesmo grau de polimerização e massa molar, portanto há sempre uma distribuição em torno de uma média. A distribuição de massa molar dos polímeros pode ser modificada pelo fracionamento do polímero.
Médias diferentes podem ser definidas de acordo com o método estatístico aplicado. Na prática, são utilizadas quatro médias, representando uma média ponderada em termos de fração molar e fração de peso.
Diferentes valores médios de massa molar
Na química de polímeros, diferentes métodos de medição têm como alvo massas molares específicas. Os quatro mencionados com mais frequência são:
- Massa molar média numérica (
M_n), também conhecida como peso molecular médio numérico (NAMW). - Massa molar média em massa (
M_w), onde w representa o peso, também frequentemente chamado de média ponderal ou peso molecular médio ponderal (WAMW). - Massa molar média Z (
M_z), onde z significa centrifugação (do alemão Zentrifuge). - Massa molar média de viscosidade (
M_v).
A razão entre a massa molar média numérica e a massa molar média em massa é chamada de dispersão, ou índice de polidispersidade, que pode indicar a faixa de distribuição de uma amostra.
Medição da massa molar
Essas diferentes definições têm um significado físico real porque diferentes técnicas na química de polímeros geralmente medem apenas uma delas. Por exemplo, o método de permeação mede a massa molar média numérica, enquanto o espalhamento de luz laser de pequeno ângulo mede a massa molar média em massa. A massa molar média da viscosidade obtida a partir da viscometria é determinada pela interação do ambiente e do polímero e está normalmente entre 0,5 e 0,8.
Em uma curva de distribuição típica, a relação entre os valores médios é:
M_n < M_v < M_w < M_z.
Características e distribuição dos polímeros
A distribuição de massa molar de uma amostra de polímero pode ser afetada pela cinética química e pelos procedimentos de processamento. Um polímero de crescimento escalonado ideal teria uma dispersão de 2, enquanto uma reação de polímero vivo ideal formaria um polímero com uma dispersão de 1. Ao dissolver o polímero, pode haver uma fração insolúvel de alta massa molar que é filtrada, fazendo com que M_w seja reduzido mais do que M_n, reduzindo assim a dispersão.
A massa molar média numérica é determinada calculando a média aritmética ordinária das massas molares de vários polímeros diferentes.
A influência da quantidade e da massa na massa molar média
A massa molar média numérica (M_n) pode ser calculada medindo a massa de um certo número de moléculas de polímero e depois dividindo a soma pelo número total de moléculas. A massa molar média (M_w), por outro lado, leva em consideração o tamanho de cada polímero, e moléculas maiores terão uma proporção maior do que moléculas menores.
A fórmula de cálculo da massa molar média é:
M_w = ∑ N_i M_i^2 / ∑ N_i M_i.
Compreensão da massa molar média Z
A massa molar média Z é a massa molar média do terceiro momento, ou cubo, e esta medição permite uma melhor avaliação do desempenho do polímero, especialmente em termos de fluxo e propriedades viscoelásticas.
A massa molar média Z é calculada por:
M_z = ∑ M_i^3 N_i / ∑ M_i^2 N_i.
Em resumo, compreender o significado por trás do peso molecular médio não apenas ajuda a compreender as propriedades dos polímeros, mas também melhora a eficiência e eficácia de aplicações relacionadas. No entanto, você já pensou no impacto que esses pesos moleculares terão nas mudanças futuras na ciência dos materiais?
