21.3: Polimerler: Moleküler Ağırlığın Tanımlanması

Belirli moleküler ağırlığa sahip küçük moleküllerin aksine, polimerler, her biri benzersiz bir moleküler ağırlığa sahip, değişen uzunluklarda ayrı ayrı polimer zincirlerinin bir karışımıdır. Yani bir polimerin moleküler ağırlığı, polimer zincirlerinin ortalama boyutuna dayanan ortalama bir değer olarak ifade edilir. Polimerler için kullanılan en yaygın iki ortalama biçimi, sayı ortalamalı molekül ağırlığı ve ağırlık ortalamalı molekül ağırlığıdır.

Sayısal ortalama molekül ağırlığı (M_n), benzersiz polimer zincirlerinin sayı kesirlerinin (x) molekül ağırlıkları (M) ile çarpımının toplamıdır.

Burada her sayı fraksiyonu (x_j), belirli bir moleküler ağırlığa (n_j) sahip polimer zincirlerinin sayısının toplam polimer zincir sayısına oranıdır.

Sayısal ortalama moleküler ağırlık, polimerin zincir uzunluğunun iyi bir ölçüsüdür.

Table 1: Farklı ağırlıktaki polimer zincirlerine sahip bir polimer numunesinin sayı fraksiyonunun ve ortalama molekül ağırlığının (NAMW) hesaplanması

Alternatif olarak ağırlık ortalamalı molekül ağırlığı (M_w), polimer zincirlerinin ağırlık fraksiyonlarının (w) molekül ağırlıklarıyla çarpımının toplamıdır.

Burada, her ağırlık fraksiyonu (w_j), belirli bir moleküler ağırlığa (n_jM_j) sahip tüm polimer zincirlerinin toplam ağırlığının, polimer numunesinin toplam ağırlığına oranıdır.

Ağırlık ortalamalı molekül ağırlığı, polimerin istatistiksel boyutu hakkında fikir verir.

Table 2: Farklı ağırlıklardaki polimer zincirlerine sahip bir polimer numunesinin ağırlık fraksiyonunun ve ağırlık ortalama moleküler ağırlığının (WAMW) hesaplanması.

Tipik olarak ağırlık ortalamalı molekül ağırlığı, sayısal ortalamalı molekül ağırlığından daha yüksektir çünkü bir numunedeki daha büyük zincirler, daha küçük zincirlerden daha ağırdır.

Belirli bir moleküler ağırlığa sahip küçük bir molekülün aksine, bir polimer, çeşitli moleküler ağırlıklara sahip moleküllerin bir karışımı olarak düşünülebilir.

Bir polimerin toplam moleküler ağırlığı iki tür ortalama ile ifade edilir: sayı ortalama moleküler ağırlığı ve ağırlık ortalama moleküler ağırlığı.

Sayı ortalaması, her bir benzersiz polimer zincirinin sayı fraksiyonunun moleküler ağırlığı ile çarpımının toplamıdır. Her benzersiz zincir için, sayı kesri, sadece bu zincirlerin sayısının numunedeki toplam polimer zinciri sayısına oranıdır.

Ağırlık ortalaması, her bir benzersiz polimer zincirinin ağırlık fraksiyonunun moleküler ağırlığı ile çarpımının toplamıdır. Her benzersiz zincir için ağırlık oranı, yalnızca bu zincirlerin toplam ağırlığının numunenin toplam ağırlığına oranıdır.

Tüm polimer zincirleri aynı moleküler ağırlığa sahip olmadıkça, ağırlık ortalaması sayı ortalamasından daha yüksektir.