Como calcular o peso molecular do polímero
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Os polímeros contêm uma ampla gama de cadeias com pesos moleculares diferentes, ao contrário de muitas outras substâncias. Portanto, não podemos calcular o peso molecular exato de um polímero; em vez disso, calculamos o peso molecular médio de um polímero. É muito importante determinar o peso molecular médio de um polímero, pois suas propriedades dependem dele. Por exemplo, um polímero com um grande peso molecular médio se comportaria de uma maneira totalmente diferente de um polímero com um pequeno peso molecular médio. Existem várias abordagens para calcular os pesos moleculares médios de polímeros, incluindo viscometria, osmometria, cromatografia de exclusão de tamanho, ultracentrifugação, dispersão de luz, análise de grupo final e titulação turbidimétrica.
Este artigo se concentra em,
1. Como calcular o peso molecular do polímero? - Peso molecular médio numérico - Peso molecular médio ponderal
2. O que é Viscometria?
3. O que é ultracentrifugação?
Como calcular o peso molecular do polímero
Existem duas maneiras comuns de calcular o peso molecular médio de polímeros se as distribuições de peso molecular forem conhecidas.
Peso molecular médio numérico
O primeiro método é o peso molecular médio numérico (Ḿ ), que é encontrado pela equação;
Ḿ = Σ xeu Meu
Meu é a média molecular da faixa de tamanho i, e xeu é a fração do número total de cadeias dentro do intervalo fornecido.
Peso molecular médio ponderal
O segundo método é o peso molecular médio ponderal (ḾC), encontrado pela equação;
Ḿ C = Σ weu Meu
Meu é a média molecular da faixa de tamanho i, e weu é a fração de peso das moléculas dentro de um determinado intervalo.
O que é Viscometria
A técnica mais comum para determinar o peso molecular médio de um polímero é a viscosimetria, onde é empregado o viscosímetro Ubbelohde. Neste método, o polímero deve estar na forma líquida; caso contrário, deve ser dissolvido com um solvente de concentração conhecida. De acordo com a equação de Mark-Houwink, o peso molecular pode ser calculado se a viscosidade (η) for conhecida.
[η] = K M uma ………………1
K e a são constantes conhecidas que dependem do solvente, do tipo de polímero e da temperatura.
O valor de [η] pode ser determinado plotando ((η- η0) / η0c) em função de c, onde c é a concentração da solução de polímero. Para determinar o η usando o viscosímetro, primeiramente, uma série de soluções de polímeros devem ser feitas. Em seguida, o tempo de efluxo deve ser determinado para cada solução (t). De acordo com a equação de Huggins,
(t - t0) / t0c = (η - ηo) / η0c …………… 2
t0 é o tempo de efluxo do solvente puro sem polímero. Usando a equação 1 e 2 acima, podemos determinar a viscosidade média de um polímero.
Viscosímetro Ubbelohde
O que é ultracentrifugação
Neste método, o peso molecular médio de um polímero é determinado medindo as taxas de sedimentação. A taxa de sedimentação das partículas é geralmente muito lenta. Para acelerar o processo, podemos usar uma ultracentrífuga. O peso molecular médio de um polímero pode ser determinado pela seguinte equação;
M = S R T / (1- ρνs) D
M é o peso molecular da amostra, R é a constante universal do gás, T é a temperatura, ρ é a densidade da solução, ν s é o volume específico do soluto, S é a constante de sedimentação e D é o coeficiente de difusão.
S deve ser determinado primeiro usando a equação abaixo.
S = s / r ω2
s é a velocidade, r é o raio e ω é a velocidade angular.
Além dessas técnicas principais, métodos de cromatografia, osmometria, espalhamento de luz, análise de grupo final e titulação turbidimétrica também são aplicados para determinar os pesos moleculares de polímeros. Porém, a técnica mais comumente utilizada e mais simples é a viscometria.
