Viskositas Larutan Encer

Viskositas larutan encer mengukur bagaimana polimer terlarut mengentalkan pelarutnya, dan viskositas intrinsik yang dihasilkan memberikan estimasi massa molar yang sederhana dan klasik melalui hubungan Mark-Houwink.

Definition

Viskositas larutan encer adalah penentuan viskositas intrinsik polimer dari pengukuran viskositas larutan pada konsentrasi rendah, yang digunakan untuk memperkirakan massa molar dan untuk menyelidiki dimensi rantai dalam larutan.

Scope

Topik ini mencakup pengukuran dan interpretasi viskositas larutan polimer encer: viskositas relatif, spesifik, tereduksi, dan inheren, ekstrapolasi ke viskositas intrinsik pada pengenceran tak terhingga, hubungan antara viskositas intrinsik dan volume hidrodinamik, serta persamaan Mark-Houwink yang menghubungkan viskositas intrinsik dengan massa molar dengan parameter yang bergantung pada polimer, pelarut, dan suhu.

Core questions

• Bagaimana viskositas intrinsik diperoleh dari pengukuran viskositas larutan?
• Bagaimana viskositas intrinsik berhubungan dengan volume hidrodinamik rantai?
• Bagaimana persamaan Mark-Houwink mengubah viskositas intrinsik menjadi massa molar?
• Apa yang diungkapkan eksponen Mark-Houwink tentang kualitas pelarut dan bentuk rantai?

Key theories

Viskositas intrinsik dan volume hidrodinamik

Mengekstrapolasi ketergantungan konsentrasi viskositas larutan ke pengenceran tak terhingga menghasilkan viskositas intrinsik, yang sebanding dengan volume hidrodinamik rantai dibagi dengan massa molarnya dan dengan demikian mencerminkan ukuran kumparan dalam larutan.

Hubungan Mark-Houwink

Viskositas intrinsik berskala dengan massa molar yang dipangkatkan eksponen antara sekitar 0,5 pada kondisi teta dan mendekati 0,8 pada pelarut baik, sehingga konstanta Mark-Houwink yang terkalibrasi menghasilkan massa molar rata-rata viskositas dan melaporkan konformasi rantai.

Mechanisms

Kumparan terlarut mengganggu aliran di sekitarnya, meningkatkan viskositas larutan sebanding dengan fraksi volume yang ditempati kumparan. Mengukur waktu efluks dalam viskometer kapiler pada beberapa konsentrasi rendah dan mengekstrapolasi viskositas tereduksi ke konsentrasi nol mengisolasi viskositas intrinsik, bebas dari interaksi antar-rantai. Karena viskositas intrinsik melacak volume hidrodinamik, dan volume hidrodinamik tumbuh dengan massa molar, hukum pangkat empiris Mark-Houwink mengubah viskositas intrinsik menjadi massa molar rata-rata viskositas; nilai eksponennya menunjukkan apakah rantai berada dalam lingkungan teta, baik, atau batang kaku.

Clinical relevance

Viskositas larutan encer tetap menjadi metode yang cepat dan murah untuk memperkirakan massa molar dalam penelitian dan industri, digunakan untuk memantau sintesis, menentukan grade polimer komersial, dan menilai degradasi. Sensitivitasnya terhadap volume hidrodinamik juga mendasari kalibrasi universal yang mengubah kromatogram eksklusi ukuran di berbagai polimer.

History

Staudinger pertama kali menghubungkan viskositas larutan dengan panjang rantai pada tahun 1930-an, dan hubungan hukum pangkat empiris antara viskositas intrinsik dan massa molar ditetapkan oleh Mark, Houwink, dan Sakurada pada dekade tersebut; perlakuan Flory selanjutnya menghubungkan viskositas intrinsik dengan dimensi rantai dan keadaan teta, menempatkan metode ini pada pijakan teoretis yang lebih kuat.

Key figures

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

Seminal works

• hiemenz2007
• flory1953

Frequently asked questions

Apa itu viskositas intrinsik?

Ini adalah kontribusi pembatas polimer terhadap viskositas larutannya per unit konsentrasi, yang ditemukan dengan mengekstrapolasi pengukuran larutan encer ke konsentrasi nol. Ini mencerminkan ukuran kumparan individu dalam pelarut tersebut.

Bagaimana viskometri memberikan massa molar?

Persamaan Mark-Houwink menghubungkan viskositas intrinsik dengan massa molar melalui dua konstanta spesifik untuk sistem polimer-pelarut-suhu. Dengan konstanta tersebut, satu pengukuran viskositas intrinsik menghasilkan massa molar rata-rata viskositas.