21.3: Polimery: definiowanie masy cząsteczkowej

W przeciwieństwie do małych cząsteczek o określonej masie cząsteczkowej, polimery są mieszaniną pojedynczych łańcuchów polimerowych o różnej długości, każdy o unikalnej masie cząsteczkowej. Zatem masę cząsteczkową polimeru wyraża się jako średnią wartość opartą na średniej wielkości łańcuchów polimeru. Dwie najpowszechniejsze formy średnich stosowanych w przypadku polimerów to liczbowo średnia masa cząsteczkowa i wagowo średnia masa cząsteczkowa.

Liczbowo średnia masa cząsteczkowa (M_n) jest sumą ułamków liczbowych (x) unikalnych łańcuchów polimeru pomnożonych przez ich masy cząsteczkowe (M).

Tutaj każdy ułamek liczbowy (x_j) jest stosunkiem liczby łańcuchów polimeru o określonej masie cząsteczkowej (n_j) do całkowitej liczby łańcuchów polimeru.

Liczbowo średnia masa cząsteczkowa jest dobrą miarą długości łańcucha polimeru.

Tabela 1: Obliczanie ułamka liczbowego i liczbowo średniej masy cząsteczkowej (NAMW) próbki polimeru z łańcuchami polimerowymi o różnej masie

Alternatywnie, wagowo średnia masa cząsteczkowa (M_w) jest sumą ułamków wagowych (w) łańcuchów polimeru pomnożonych przez ich masy cząsteczkowe.

Tutaj każdy ułamek wagowy (w_j) jest stosunkiem całkowitej masy wszystkich łańcuchów polimeru o określonej masie cząsteczkowej (n_jMj) do całkowitej masy próbki polimeru.

Wagowo średnia masa cząsteczkowa daje wyobrażenie o statystycznej wielkości polimeru.

Tabela 2: Obliczanie frakcji wagowej i wagowo średniej masy cząsteczkowej (WAMW) próbki polimeru z łańcuchami polimerowymi o różnej masie.

Zazwyczaj wagowo średnia masa cząsteczkowa jest wyższa niż średnia masa cząsteczkowa liczbowo, ponieważ większe łańcuchy w próbce ważą więcej niż mniejsze łańcuchy.

W przeciwieństwie do małej cząsteczki o określonej masie cząsteczkowej, polimer można uznać za mieszaninę cząsteczek o różnych masach cząsteczkowych.

Całkowita masa cząsteczkowa polimeru jest wyrażona w dwóch typach średnich: średniej masie cząsteczkowej i średniej masie cząsteczkowej.

Średnia liczbowa to suma ułamka liczbowego każdego unikalnego łańcucha polimerowego pomnożonego przez jego masę cząsteczkową. Dla każdego unikalnego łańcucha ułamek liczbowy jest stosunkiem liczby tylko tych łańcuchów do całkowitej liczby łańcuchów polimerowych w próbce.

Średnia wagowa to suma ułamka wagowego każdego unikalnego łańcucha polimerowego pomnożonego przez jego masę cząsteczkową. Dla każdego unikalnego łańcucha ułamek wagowy jest stosunkiem całkowitej masy tylko tych łańcuchów do całkowitej masy próbki.

Średnia wagowa jest wyższa niż średnia liczbowa, chyba że wszystkie łańcuchy polimerowe mają tę samą masę cząsteczkową.