Πώς να υπολογίσετε το βαθμό πολυμερισμού

Ο πολυμερισμός είναι μια χημική αντίδραση που δεσμεύει μονομερή για να σχηματίσει μεγάλες αλυσίδες πολυμερών. Ένα πολυμερές θα έχει τελικά επαναλαμβανόμενες μονάδες αφού δεσμεύει πολλαπλές μονάδες μονομερούς. Αυτός ο αριθμός επαναλαμβανόμενων μονάδων βοηθά στον προσδιορισμό των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων ενός πολυμερούς και ποικίλλει ανάλογα με το πολυμερές και το μοριακό του βάρος. Ως εκ τούτου, ο υπολογισμός του αριθμού των επαναλαμβανόμενων μονάδων ή του βαθμού πολυμερισμού (DP) είναι πολύ σημαντικός στη βιομηχανία πολυμερών.

Αυτό το άρθρο εξερευνά,

1. Τι είναι ο βαθμός πολυμερισμού;

2. Πώς να υπολογίσετε το βαθμό πολυμερισμού;

Τι είναι ο βαθμός πολυμερισμού

Ο όρος βαθμός πολυμερισμού ορίζεται ως ο αριθμός των επαναλαμβανόμενων μονάδων σε ένα μόριο πολυμερούς. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται για να εκφράσει τον αριθμό των μονάδων μονομερούς σε ένα μέσο μόριο πολυμερούς. Ωστόσο, αυτό ισχύει μόνο εάν οι επαναλαμβανόμενες μονάδες αποτελούνται από έναν μόνο τύπο μονομερούς. Συνήθως δηλώνεται ως «n ’ στον γενικευμένο τύπο -[ M ]_n; όπου M είναι η επαναλαμβανόμενη μονάδα.

Πώς να υπολογίσετε το βαθμό πολυμερισμού

Ένα δείγμα πολυμερούς συνήθως περιέχει μια κατανομή αλυσίδων με διαφορετικούς βαθμούς πολυμερισμού. Επομένως, κατά τον προσδιορισμό του DP πρέπει να λαμβάνεται μια μέση τιμή. Ο βαθμός πολυμερισμού μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη σχέση εάν είναι γνωστό το μοριακό βάρος ενός μορίου πολυμερούς.

M=(DP) M₀

M είναι το μοριακό βάρος του πολυμερούς, DP είναι ο βαθμός πολυμερισμού και το M₀ είναι το βάρος τύπου της επαναλαμβανόμενης μονάδας.

Π.χ.:υπολογισμός του βαθμού πολυμερισμού ενός δείγματος πολυαιθυλενίου [ (CH₂ -CH₂ )_n ], το οποίο έχει μοριακό βάρος 150.000 g/mol.

Το μοριακό βάρος μιας επαναλαμβανόμενης μονάδας, M_o =(12 x 2 + 1 x 4) g/ mol =28 g/mol

                                             DP =M/M_o

                                                                      =150.000 g/mol / 28 g/mol

                                                        =5,35 x 10

Το συγκεκριμένο μόριο περιέχει 5,35 x 10 επαναλαμβανόμενες μονάδες.

Όταν εξετάζουμε το μοριακό βάρος ενός πολυμερούς για τον παραπάνω υπολογισμό, συνήθως λαμβάνουμε είτε το μέσο αριθμητικό μοριακό βάρος (M_n ) ή κατά βάρος μέσου μοριακού βάρους (M_w ).

Τύπος για τον υπολογισμό του μέσου αριθμού μοριακού βάρους

Το μέσο αριθμητικό μοριακό βάρος μπορεί να προσδιοριστεί από,

M_n = Σ x_i Μ_i

x_i είναι το κλάσμα του συνολικού αριθμού των αλυσίδων σε κάθε περιοχή, και M_i είναι το μέσο μοριακό βάρος κάθε περιοχής μεγέθους πολυμερών αλυσίδων.

Τύπος για τον υπολογισμό του μέσου βάρους του μοριακού βάρους

Το μέσο μοριακό βάρος κατά βάρος μπορεί να προσδιοριστεί από,

Μ_w = Σ f_i Μ_i

f_i είναι το κλάσμα βάρους των αλυσίδων πολυμερούς και το M_i είναι και πάλι το μέσο μοριακό βάρος κάθε περιοχής.

Stuart, B. H. (2008).Ανάλυση πολυμερών (Τόμος 30). John Wiley &Sons.

Rudin, A., &Choi, P. (2012).Τα στοιχεία της επιστήμης και της μηχανικής πολυμερών . Ακαδημαϊκός Τύπος.

Alger, M. (1996).Λεξικό επιστήμης πολυμερών . Springer Science &Business Media.

Hannant, D. J. (1989). The Science and Engineering of Materials:By Donald R. Askeland. PWS, Boston, MA, USA, 1989. ISBN 0-534-91657-0. 876 σελ.