Seyreltik Çözelti Viskozimetrisi
Seyreltik çözelti viskozimetrisi, çözünmüş bir polimerin çözücüsünü nasıl koyulaştırdığını ölçer ve elde edilen intrinsik viskozite, Mark-Houwink ilişkisi aracılığıyla molar kütlenin basit ve klasik bir tahminini sunar.
Tanım
Seyreltik çözelti viskozimetrisi, düşük konsantrasyonda çözelti viskozitesi ölçümlerinden bir polimerin intrinsik viskozitesinin belirlenmesidir; bu yöntem molar kütleyi tahmin etmek ve çözeltideki zincir boyutlarını incelemek için kullanılmaktadır.
Kapsam
Bu konu, seyreltik polimer çözeltisi viskozitesinin ölçümünü ve yorumlanmasını kapsamaktadır: bağıl, spesifik, indirgenmiş ve karakteristik viskoziteler, sonsuz seyreltmede intrinsik viskoziteye ekstrapolasyon, intrinsik viskozite ile hidrodinamik hacim arasındaki bağlantı ve intrinsik viskoziteyi polimer, çözücü ve sıcaklığa bağlı parametrelerle molar kütleye bağlayan Mark-Houwink denklemi.
Temel sorular
- İntrinsik viskozite, çözelti viskozitesi ölçümlerinden nasıl elde edilmektedir?
- İntrinsik viskozite, zincir hidrodinamik hacmiyle nasıl ilişkilidir?
- Mark-Houwink denklemi, intrinsik viskoziteyi molar kütleye nasıl dönüştürmektedir?
- Mark-Houwink üsleri, çözücü kalitesi ve zincir şekli hakkında ne gibi bilgiler vermektedir?
Temel kuramlar
- İntrinsik viskozite ve hidrodinamik hacim
- Çözelti viskozitesinin konsantrasyon bağımlılığını sonsuz seyreltmeye ekstrapole etmek, zincirin molar kütlesine bölünmüş hidrodinamik hacmiyle orantılı olan ve böylece çözeltideki sarmal boyutunu yansıtan intrinsik viskoziteyi vermektedir.
- Mark-Houwink ilişkisi
- İntrinsik viskozite, teta koşullarında yaklaşık 0.5 ile iyi çözücülerde 0.8'e yakın bir üs ile molar kütle ile ölçeklenmektedir, bu nedenle kalibre edilmiş Mark-Houwink sabitleri bir viskozite-ortalama molar kütle sağlamakta ve zincir konformasyonu hakkında bilgi vermektedir.
Mekanizmalar
Çözünmüş bir sarmal, etrafındaki akışı bozarak çözelti viskozitesini sarmalların kapladığı hacim oranıyla orantılı olarak artırır. Bir kılcal viskozimetrede çeşitli düşük konsantrasyonlarda akış sürelerinin ölçülmesi ve indirgenmiş viskozitenin sıfır konsantrasyona ekstrapolasyonu, zincirler arası etkileşimlerden arındırılmış intrinsik viskoziteyi izole etmektedir. İntrinsik viskozite hidrodinamik hacmi takip ettiğinden ve hidrodinamik hacim molar kütle ile büyüdüğünden, ampirik Mark-Houwink üslü yasası intrinsik viskoziteyi viskozite-ortalama molar kütleye dönüştürmektedir; üssünün değeri, zincirin teta, iyi veya rijit çubuk ortamında olup olmadığını göstermektedir.
Klinik önem
Seyreltik çözelti viskozimetrisi, araştırma ve endüstride molar kütleyi tahmin etmek için hızlı ve ucuz bir yöntem olmaya devam etmektedir; sentezi izlemek, ticari polimerlerin derecelerini belirlemek ve bozunmayı değerlendirmek için kullanılmaktadır. Hidrodinamik hacme olan duyarlılığı, farklı polimerler arasında boyut dışlama kromatogramlarını dönüştüren evrensel kalibrasyonun da temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Staudinger, 1930'larda çözelti viskozitesini zincir uzunluğuna ilk kez bağlamış ve intrinsik viskozite ile molar kütle arasındaki ampirik üslü yasa ilişkisi aynı on yılda Mark, Houwink ve Sakurada tarafından belirlenmiştir; Flory'nin daha sonraki çalışması intrinsik viskoziteyi zincir boyutları ve teta durumuyla ilişkilendirerek yöntemi daha sağlam bir teorik temele oturtmuştur.
Öne çıkan isimler
- Hermann Staudinger
- Herman Mark
- Roelof Houwink
- Paul Flory
İlgili konular
Temel eserler
- hiemenz2007
- flory1953
Sıkça sorulan sorular
- İntrinsik viskozite nedir?
- Bir polimerin çözeltisinin viskozitesine birim konsantrasyon başına yaptığı sınırlayıcı katkıdır; seyreltik çözelti ölçümlerinin sıfır konsantrasyona ekstrapolasyonuyla bulunmaktadır. Bu, o çözücüdeki bireysel sarmalların boyutunu yansıtmaktadır.
- Viskozimetri molar kütleyi nasıl vermektedir?
- Mark-Houwink denklemi, intrinsik viskoziteyi polimer-çözücü-sıcaklık sistemine özgü iki sabit aracılığıyla molar kütle ile ilişkilendirmektedir. Bu sabitlerle, tek bir intrinsik viskozite ölçümü bir viskozite-ortalama molar kütle sağlamaktadır.