قياس اللزوجة للمحاليل المخففة

يقيس قياس اللزوجة للمحاليل المخففة مدى زيادة لزوجة المذيب عند إذابة البوليمر فيه، وتوفر اللزوجة الجوهرية الناتجة تقديرًا بسيطًا وكلاسيكيًا للكتلة المولية من خلال علاقة مارك-هاوينك.

Definition

قياس اللزوجة للمحاليل المخففة هو تحديد اللزوجة الجوهرية للبوليمر من قياسات لزوجة المحلول عند تركيز منخفض، ويستخدم لتقدير الكتلة المولية واستكشاف أبعاد السلسلة في المحلول.

Scope

يغطي هذا الموضوع قياس وتفسير لزوجة محاليل البوليمرات المخففة: اللزوجة النسبية، والخاصة، والمخفضة، والمتأصلة، والاستقراء للوصول إلى اللزوجة الجوهرية عند التخفيف اللانهائي، والصلة بين اللزوجة الجوهرية والحجم الهيدروديناميكي، ومعادلة مارك-هاوينك التي تربط اللزوجة الجوهرية بالكتلة المولية بمعاملات تعتمد على البوليمر والمذيب ودرجة الحرارة.

Core questions

• كيف يتم الحصول على اللزوجة الجوهرية من قياسات لزوجة المحلول؟
• كيف ترتبط اللزوجة الجوهرية بالحجم الهيدروديناميكي للسلسلة؟
• كيف تحول معادلة مارك-هاوينك اللزوجة الجوهرية إلى كتلة مولية؟
• ماذا تكشف أسس مارك-هاوينك عن جودة المذيب وشكل السلسلة؟

Key theories

اللزوجة الجوهرية والحجم الهيدروديناميكي

استقراء اعتماد اللزوجة المحلول على التركيز إلى التخفيف اللانهائي يعطي اللزوجة الجوهرية، والتي تتناسب مع الحجم الهيدروديناميكي للسلسلة مقسومًا على كتلتها المولية، وبالتالي تعكس حجم الملف في المحلول.

علاقة مارك-هاوينك

تتغير اللزوجة الجوهرية مع الكتلة المولية مرفوعة إلى أس يتراوح بين حوالي 0.5 في ظروف ثيتا وحوالي 0.8 في المذيبات الجيدة، لذا فإن ثوابت مارك-هاوينك المعايرة تعطي كتلة مولية متوسطة اللزوجة وتقدم تقريرًا عن شكل السلسلة.

Mechanisms

يعمل الملف المذاب على إزعاج التدفق حوله، مما يرفع لزوجة المحلول بما يتناسب مع الكسر الحجمي الذي تشغله الملفات. قياس أوقات التدفق في مقياس اللزوجة الشعري عند عدة تركيزات منخفضة واستقراء اللزوجة المخفضة إلى تركيز صفر يعزل اللزوجة الجوهرية، خالية من التفاعلات بين السلاسل. نظرًا لأن اللزوجة الجوهرية تتبع الحجم الهيدروديناميكي، والحجم الهيدروديناميكي ينمو مع الكتلة المولية، فإن قانون مارك-هاوينك التجريبي للقوة يحول اللزوجة الجوهرية إلى كتلة مولية متوسطة اللزوجة؛ وتشير قيمة الأس الخاص به إلى ما إذا كانت السلسلة في بيئة ثيتا، أو جيدة، أو قضيب صلب.

Clinical relevance

يظل قياس اللزوجة للمحاليل المخففة طريقة سريعة وغير مكلفة لتقدير الكتلة المولية في البحث والصناعة، ويستخدم لمراقبة التخليق، وتحديد درجات البوليمرات التجارية، وتقييم التدهور. كما أن حساسيته للحجم الهيدروديناميكي تكمن وراء المعايرة الشاملة التي تحول كروماتوجرامات الاستبعاد الحجمي عبر البوليمرات المختلفة.

History

ربط شتاودنجر لأول مرة لزوجة المحلول بطول السلسلة في ثلاثينيات القرن الماضي، وتم تحديد علاقة قانون القوة التجريبية بين اللزوجة الجوهرية والكتلة المولية بواسطة مارك وهاوينك وساكورادا في ذلك العقد؛ وربطت معالجة فلوري اللاحقة اللزوجة الجوهرية بأبعاد السلسلة وحالة ثيتا، مما وضع الطريقة على أساس نظري أكثر رسوخًا.

Key figures

• Hermann Staudinger
• Herman Mark
• Roelof Houwink
• Paul Flory

Seminal works

• hiemenz2007
• flory1953

Frequently asked questions

ما هي اللزوجة الجوهرية؟

هي المساهمة الحدية للبوليمر في لزوجة محاليله لكل وحدة تركيز، ويتم الحصول عليها عن طريق استقراء قياسات المحلول المخفف إلى تركيز صفر. وهي تعكس حجم الملفات الفردية في ذلك المذيب.

كيف يعطي قياس اللزوجة كتلة مولية؟

تربط معادلة مارك-هاوينك اللزوجة الجوهرية بالكتلة المولية من خلال ثابتين خاصين بنظام البوليمر-المذيب-درجة الحرارة. وباستخدام هذه الثوابت، يعطي قياس واحد للزوجة الجوهرية كتلة مولية متوسطة اللزوجة.