Высокомолекулярные соединения/Молекулярная масса и дисперсность

Характеристики полимеров

Степень полимеризации - количество мономеров в полимеров. В реакции выше мы количество этиленовых мономеров в макромолекуле обозначили через $n$. Соответственно, можно записать формулу: $n=\frac{M}{m}$, где $M$ - масса полимера, а $m$ - масса мономера.

Очевидно, что в реальности, при полимеризации могут получаться полимеры с различным числом мономеров, так как невозможно обеспечить равные условия для молекул в реакции. Различие в молекулярных массах полимеров характеризует полидисперсность. Если же все макромолекулы полимера обладают одной и той же молекулярной массой, то они называются монодисперсными.

Следующей важной характеристикой, связанной со степенью полимеризации и полидисперсностью является молекулярная масса. Как мы сказали ранее, чаще всего полимеры оказываются полидисперсными, а значит обладают разной молекулярной массой и степенью полимеризации. Тогда можно для них использовать средние числа: $\overline{n}=\frac{\overline{M}}{M_M}$, где $\overline{M}$ - средняя молекулярная масса полимеров, $\overline{n}$ - средняя степень полимеризации, а $M_M$ - масса мономера.

Виды молекулярной массы

Молекулярная масса полимера может определятся разными методами, вследствие чего, их молекулярная масса может быть различна:

Молекулярная масса	Среднечисловая молекулярная масса $M_n$	Среднемассовая молекулярная масса $M_{\omega }$	Средневязкостная молекулярная масса $M_{\eta }$
Физический смысл	Отношение молекулярной массы полимера к общему числу макромолекул	Сумма масс фракций полимеров в смеси
Формула	${\overline{M}}_n=\frac{M}{\sum N_i}=\frac{\sum N_i{M}_i}{\sum N_i}$где $N_i$ число полимеров с молекулярной массой $M_i$	$M_{\omega }=\sum {\omega }_i{M}_i$, где ${\omega }_i$- массовая доля полимеров с молекулярной массой $M_i$	$M_{\eta }=(\sum M_i^a{\omega }_i{)}^{\frac{1}{a}}$, где $a$ - константа.
Методы определения	Эбулиоскопия, криоскопия, осмометрия	Светорассеивание	Вискозиметрия

Если смесь оказывается монодисперсной, то для нее $M_n=M_{\eta }=M_{\omega }$, так как массы всех полимеров будут одинаковы. Для полидисперсных веществ же будет верно соотношение $M_{\omega }>M_{\eta }>M_n$,так как среднемассовая молекулярная масса оказывается чувствительна к содержанию высокомолекулярных фракций (полимеров, которые присутствуют в смеси), а среднечисловая - к содержанию низкомолекулярных фракций.

К полидисперсности

Обратите внимание на то, что соотношение $M_{\omega }>M_{\eta }>M_n$ выполняется для полидисперсных полимеров. Ввиду этого, было предложено использовать данную формулу для количественной оценки полидисперсности смеси полимеров: $D=\frac{M_{\eta }}{M_n}$, и коэффициент $D$ называть коэффициентом полидисперсности. Очевидно, что для монодисперсной смеси, где $M_n=M_{\eta }=M_{\omega }$, $D=1$, а для полидисперсных веществ $D>1$.