Полимерлердің молекулалық массасын анықтау әдістері

1 Полимерлердің молекулалық массасын анықтау әдістері
2 Полимерлердегі соңғы топтарды анықтау әдісі
3 Жарық шашу әдісі
4 Диффузиялық әдіс
5 Пайдаланылған әдебиеттер:

Полимердің молекулалық массасын анықтау үшін, негізінен олардың сұйытылған ерітінділерінің қасиеттерін пайдаланады. Кейбір жағдайларда, нашар еритін сызықты полимерлерді зерттеу кезінде, олардың балқымасын қолданады. Молекулалық массаны анықтаудың әртүрлі әдістері бар, олардың кейбіреуі осмометрия, криоскопия, эбуллиоскопия, соңғы топтарды анықтау - орта санды молекулалық массаны (Мсан), басқалары (ультрацентрифуга, седиментация, сәулешашу, диффузия) орта салмақты (Мсал) молекулалық массаны табуға мұмкіндік береді.
Полимердің тұтқырлығын өлшеуге негіздеген әдіс орташа тұтқырлықты молекулалық массаны (Мη) береді.
Орташа санды молекулалық массаны (Мсан) анықтаудың эбуллиоскопия және криоскопия әдістері.
Бұл әдістер полимер ерітінділерінің және балқымаларының қайнау температурасының (ΔТқ) өсуіне және балқу температурасының (ΔТб) төмендеуіне негізделген. Молекулалық массаны шамамен 5000 болғанда ΔТқ мен Тб мәндері 0,005-0,010С маңында болады.
Криоскопиялық әдіс ерітіндідегі кинетикалық тәуелсіз бөлшектерді анықтауға және төмендегідей заңдылыққа негізделген.
M^' ∆t/C=-RT/ρ∆H
Мұндағы М-молекулалық масса, Δt-температуралық депрессия, 0С, С-ерітіндідегі полимер концентрациясы, R-газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, ρ-ерітінді тығыздығы, ΔН-1г еріткіштің жасырын балқу жылуы.
Зерттеу нәтижелері ерітіндідегі макромолекула санын дұрыс көрсету үшін ерітіндінің концентрациясы өте төмен болуы керек. Мұндай жағдайда температуралық депрессияның (ΔТқ, ΔТб) мәнін анықтау қиынға түседі. Сондықтан бұл әдісті тек полимердің төменгі молекулалық фракцияларының молекулалық массасын анықтау үшін қолданады.
Қазіргі заманғы эбуллиометрлер мен криоскопиялық ұяшықтарда ΔТқ мен ΔТб сезімтал термопаралар көмегімен анықтайды; өлшеу сезімталдығы 10-4-10-5 0С аралығында. Бұл 50000-ға дейінгі молекулалық массаны дәл анықтауға мүмкіндік береді.
Осмометриялық әдіс полимердің молекулалық массасын оның ерітінділерінің осмостық қысымының шамаларымен есептеуге негізделген. Есептеу үшін бұл шамалар төмендегідей тәуелділікпен байланысқан Вант-Гофф теңдеуін пайдалануға болады:
P/C=RT/M
C→0
Р-осмос қысымы, R-газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, С-ерітіндінің концентрациясы, М-еріген заттың молекулалық массасы.
Бұл теңдеу бойынша Р/С шамасы концентрацияға тәуелсіз болуы керек. Шындығында, өте сұйытылған полимер ерітінділерін зерттеудің өзі концентрация өскен сайын Р/С қатынасының артатынын көрсетеді.

1. Н. И. Чугунова. Полимерлердің химиясы мен физикасы.
2. Е. М. Шайқұтдінов, О. Ш. Құрманәлиев. Полимерлер химиясының негіздері.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Полимерлердің молекулалық массасын анықтау әдістері
Полимердің молекулалық массасын анықтау үшін, негізінен олардың сұйытылған ерітінділерінің қасиеттерін пайдаланады. Кейбір жағдайларда, нашар еритін сызықты полимерлерді зерттеу кезінде, олардың балқымасын қолданады. Молекулалық массаны анықтаудың әртүрлі әдістері бар, олардың кейбіреуі осмометрия, криоскопия, эбуллиоскопия, соңғы топтарды анықтау - орта санды молекулалық массаны (Мсан), басқалары (ультрацентрифуга, седиментация, сәулешашу, диффузия) орта салмақты (Мсал) молекулалық массаны табуға мұмкіндік береді.
Полимердің тұтқырлығын өлшеуге негіздеген әдіс орташа тұтқырлықты молекулалық массаны (Мη) береді.
Орташа санды молекулалық массаны (Мсан) анықтаудың эбуллиоскопия және криоскопия әдістері.
Бұл әдістер полимер ерітінділерінің және балқымаларының қайнау температурасының (ΔТқ) өсуіне және балқу температурасының (ΔТб) төмендеуіне негізделген. Молекулалық массаны шамамен 5000 болғанда ΔТқ мен Тб мәндері 0,005-0,010С маңында болады.
Криоскопиялық әдіс ерітіндідегі кинетикалық тәуелсіз бөлшектерді анықтауға және төмендегідей заңдылыққа негізделген.
M'∆tC=-RTρ∆H
Мұндағы М-молекулалық масса, Δt-температуралық депрессия, 0С, С-ерітіндідегі полимер концентрациясы, R-газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, ρ-ерітінді тығыздығы, ΔН-1г еріткіштің жасырын балқу жылуы.
Зерттеу нәтижелері ерітіндідегі макромолекула санын дұрыс көрсету үшін ерітіндінің концентрациясы өте төмен болуы керек. Мұндай жағдайда температуралық депрессияның (ΔТқ, ΔТб) мәнін анықтау қиынға түседі. Сондықтан бұл әдісті тек полимердің төменгі молекулалық фракцияларының молекулалық массасын анықтау үшін қолданады.
Қазіргі заманғы эбуллиометрлер мен криоскопиялық ұяшықтарда ΔТқ мен ΔТб сезімтал термопаралар көмегімен анықтайды; өлшеу сезімталдығы 10-4-10-5 0С аралығында. Бұл 50000-ға дейінгі молекулалық массаны дәл анықтауға мүмкіндік береді.
Осмометриялық әдіс полимердің молекулалық массасын оның ерітінділерінің осмостық қысымының шамаларымен есептеуге негізделген. Есептеу үшін бұл шамалар төмендегідей тәуелділікпен байланысқан Вант-Гофф теңдеуін пайдалануға болады:
PC=RTM
C--0
Р-осмос қысымы, R-газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, С-ерітіндінің концентрациясы, М-еріген заттың молекулалық массасы.
Бұл теңдеу бойынша РС шамасы концентрацияға тәуелсіз болуы керек. Шындығында, өте сұйытылған полимер ерітінділерін зерттеудің өзі концентрация өскен сайын РС қатынасының артатынын көрсетеді.
Полимер ерітінділерінің Вант-Гофф заңынан ауытқуы, бұл ерітінділердің идеалды еместігіне және макромолекулалардың өзара әрекеттесіп, ассоциаттар түзетіндігіне байланысты. Осы ауытқуды ескере отырып, әдетте есептеу кезінде, жоғары молекулалық қосылыстардың осмос қысымы мен концентрациясы арасындағы тәуелділікті қанағаттандыратын Оствальд теңдеуін пайдаланады:
PC=RTM+αC
Бұл теңдеуді РС - С координаталарында графикалық түрінде шешіп, РС қатынасының С--0 шекті мәнін табады. Мұнда ордината осі бойындағы RTM шамасынан молекулалық массаны, ал түзудің көлбеу бұрышы бойынша полимер мен еріткіш қасиеттерінің функциясы болып табылатын α-ны есептейді. Молекулалық массаны осмометриялық әдіспен анықтағанда фракциялауды өте тиянақты жүргізу керек. Сенімді нәтижелерді молекулалық массалары 40000-нан 800000-ға дейінгі фракциялар үшін алуға болады. Молекулалық масса өскен сайын α- өсетіндіктен анықтау дәлдігі төмендейді. Осмос қысымы осмометр деген приборда өлшенеді.
Полимерлердегі соңғы топтарды анықтау әдісі. Бұл әдіс химиялық анализбен макромолекуланың соңғы топтар санын анықтауға негізделген. Мысалы, диаминдермен дикарбон қышқылдарынан алынған полиимидтердің тізбектерінің соңында - бос амин (NH2) және бос карбоксил СООН топтары болады. Бұл топтарды қышқыл не сілтімен тиртлеп, олардың санын табуға болады. Егер карбоксил тобы тізбектің бір шетінде ғана болса және А г затты титрлеуге В г NaOH шығындалса, онда M=40AB.
Молекулалық масса өскен сайын шеткі топтар үлесі кемиді. Сондықтан бұл әдіс молекулалық масса 25-30 мыңнан асқанда жарамсыз.
Седиментация немесе ультрацентрифуга әдісі. Седиментация (шөгу) әдісі полимер ерітіндісінде седиментациялық тепе-теңдік орнатуға негізделген. Ерітіндідегі бөлшектердің шөгу процесін центрден тепкіш күш қолдану арқылы үдетуді 1912 ж. Думанский ұсынған болатын. 1923 жылы Сведберг жердің тартылу күшінен млн еседей артық центрден тепкіш күш алуға мүмкіндік беретін арнаулы ультрацентрифуга ойлап тапты.
Полимер ерітіндісін ультрацентрифугада фракциялайды және бірден әрбір фракцияның молекулалық массасын анықтайды. Бұл үшін зерттелетін полимердің әрбір фракциясының седиментация (шөгу) жылдамдығын анықтайды (белгілі концентрациялы ерітінділерде). Седиментация жылдамдығын өлшеу ультрацентрифуга ұяшығында ерітіндімен еріткіш арасындағы шекараның жылжуын бақылау арқылы жүзеге асырылады. Седиментация жылдамдығы бөлшектердің өлшемі мен пішініне байланысты. Макромолекулалар шөккен сайын, жарық сәулесі жолында тұрған ұяшық бойымен полимер ерітіндісінің сыну я болмаса жарық жұту коэффициенті өзгереді.
Фотопластинкаға немесе арнайы экранға түсірілген бұл өзгерістер ротор айналғандағы бөлшектердің седиментациясын өлшеуге немесе бақылауға мүмкіндік береді. Дәл нәтижелер алу үшін айналу саны мен температураның тұрақтылығы қажет. Бақылау нәтижелері бойынша әртүрлі концентрациядағы седиментация жылдамдығының өзгеру графигін салады және осы график бойынша берілген полимердің, оның ерітіндісін шексіз сұйылтқандағы, седиментация тұрақтысын (S0) анықтайды. Мұнымен қатар шексіз сұйылтқандағы полимердің диффузия тұрақтысын да (Д0) табады. Әрбір фракцияның молекулалық массасын төмендегідей теңдеумен есептейді:
M=RTS01-ϑ∙ρД0
Мұндағы R-газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, υ-еріген полимердің меншікті көлемі, ρ-еріткіштің тығыздығы, S0- седиментация тұраұтысы, Д0-диффузия тұрақтысы, М-молекулалық массасының мәні.
S0 тұрақтысы ерітіндідегі макромолекуланың сипаттамасы болып табылады және ол өріс күшінің бетіне қатысты шөгу жылдамдығын көрсетеді.
Ультрацентрифугадағы барлық зерттеулер өте сұйытылған ерітінділерде (0,02-0,1%) жүргізілуі керек. Бұл әсіресе қатты созылған, ассоциацияға бейім макромолекулалы полимер ерітінділері үшін аса маңызды.
Седиментация әдісі молекулалық массаны елу миллионға дейінгі аралықта ≈5%-ке дейінгі дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді. Бұл әдісті іске асыру үшін қойылатын талаптар: төмен тұтқырлық, полимер мен еріткіштің тығыздықтарының айырмашылығыр, полимердің бөлме температурасында еруі және т.б.
Жарық шашу әдісі. Жарық сәулелері полимер ерітінділері арқылы өтіп, ұзындықтары тұрақты, бірақ бағыты бастапқы сәуле бағытынан өзгеше жарық туғызады. Бұл құбылыс жарық шашу деп ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.