Transcript 1-sayıca-ortalama mol kütlesi

1-SAYICA-ORTALAMA MOL KÜTLESİ(Mn)
• Sayıca-ortalama mol kütlesi, ölçüm ortamındaki tanecik sayısına göre değişen
bir özelliğin izlenmesiyle bulunur.Polimerlerin sayıca-ortalama mol kütlelerini
belirlemede kullanılan yöntemler :
–
–
–
–
–
Buhar basıncı düşmesi
Kaynama noktası yükselmesi
Donma noktası alçalması
Osmotik basınç
Son grup analizleri
• Sayıca-ortalama mol kütlesi, Avogadro sayısı kadar molekülün kütlesine
karşılık gelir.Bir polistiren örneğinde yer alan zincirlerin sayısı ve bu zincirlerde
bulunan yinelenen birimlerin sayıları
şeklinde ise, polistiren örneğinin sayıca-ortalama mol kütlesi şu işlem sırasıyla
hesaplanır.
Monomer olan stirenin mol kütlesi 104 g/mol dür ve 1 stiren molekülünün
kütlesi bu değerin Avogadro sayısına (NA) bölünmesiyle elde edilir.
Polimer örneği içerisinde yer alan farklı boydaki zincirlerin toplam örnek
kütlesine katkısı,
•
Örnekte bulunan 880 polimer zincirinin toplam kütlesi, polimer örneğinin kütlesine
eşittir.
•
Bu bağıntı Avogadro sayısı ile çarpılarak polimerin sayıca-ortalama mol kütlesi
hesaplanır.
•
Son bağıntının yer alan ve parantezler içerisinde verilen herbir toplamda, belli sayıda
yinelenen birim içeren zincir sayıları ve o zincirlerin mol kütlelerinin çarpımı yer
almaktadır.Polimer örneği içerisinde i sayıda yinelenen birim içeren zincirlerin sayısı
Ni ve mol kütleleri Mi ile gösterilerek son bağıntı genel bir ifadeyle
şeklinde gösterilir.
SAYICA-ORTALAMA MOL KÜTLESİ BELİRLEME YÖNTEMLERİ
•
SAYISAL ÖZELLİKLER
Çözeltilere çözünen katılması(derişimin değiştirilmesi) çözücünün kimyasal
potansiyelini düşürür.Bir çözeltinin sayısal özelliği (kolligatif özelliği) , sözü
edilen kimyasal potansiyel düşmesine bağlı olarak çözeltide gözlenen
davranış değişiklikleri şeklinde tanımlanır.Çözeltilerin donma noktası
alçalması, kaynama noktası yükselmesi, buhar basıncı düşmesi, osmatik
basınç gibi sayısal özellikleri ortamda bulunan tanecik sayısından, dolayısıyla
çözünenin derişiminden etkilenir.Sayısal özelliklerdeki değişimin izlenmesi,
çözünenin mol kütlesini bulma yöntemlerinden birisidir.
Termodinamik açıdan buharı ideal gaz gibi davranan bir çözücünün,
çözeltideki kimyasal potansiyeli (µ1) aşağıdaki bağıntıya eşittir.
Raoult yasası yeterince seyreltik çözeltilerde çözücünün mol kesrini (x1)
eşitliğiyle verilir.
•
•
Son iki eşitlikten çözücünün kimyasal potansiyelinin çözücünün mol kesrine bağlı
eşitliği şu şekilde ifade edilir.
Dört sayısal özelliğin (buhar basıncı,kaynama noktası,donma noktası,osmotik basınç)
derişimle ilişkisi ideal çözeltilerde aşağıdaki bağıntıyla genelleştirilir.
•
Bu bağıntı ideal çözeltilerde donma noktası alçalması,kaynama noktası yükselmesi,
ve osmotik basınç için daha açık olarak aşağıdaki ilişkilerle verilir.
•
•
•
Çizelgede mol kütlesi 20,000 olan polistiren örneğinin benzendeki
0,01g/cm3 lük çözeltisinin sayısal özelliklerindeki değişim verilmiştir.
Osmatik basınç dışındaki yöntemlerden elde edilen ölçüm verileri oldukça
küçüktür.Bu nedenle, osmatik basınç dışındaki sayısal özelliklere bağlı
yöntemler ancak düşük mol kütleli polimerlerde uygulanabilir.
OSMOTİK BASINÇ
Dört sayısal özellik içerisinde en yararlısıdır ve geniş bir mol kütlesi
aralığında uygulanabilir. Deneysel veriler ozmometre denilen bir aletten
elde edilir.
•
Ozmometrenin her iki bölmesi çözücü ile doldurulduğunda bölmeler arası bir potansiyel
farkı olmayacağından dolayı ozmometre kollarındaki sıvı seviyelerinin yüksekliği eşit olur
µ1(sol) = µ1(sağ) =µ10
•
Sol bölmedeki çözücü içerisine polimer katıldığında veya bölmeye polimer çözeltisi
konulduğunda, polimer molekülleri membranın engellemesi nedeniyle sağ tarafa
geçemez. Bunun sonucu sol bölmede çözücünün kimyasal potansiyeli düşer.
µ1(sol) ‹ µ1(sağ)
Çözücü molekülleri bölmeler arası kimyasal potansiyel farkını ortadan kaldırmak amacıyla
yarı-geçirgen membrandan çözeltinin bulunduğu tarafa geçerler ve bu bölmedeki sıvı
seviyesini yükseltirler.Dengeye ulaşıldığında sol koldaki sıvı seviyesi ∆h gibi bir yüksekliğe
ulaşır.Bu yükseklikteki sıvının yaptığı basınca çözeltinin ozmotik basıncı (π) denir.
Ozmotik basıncın sayısal değeri, π = ρçözelti g ∆h bağıntısından hesaplanır
•
Ozmometrede kullanılan yarı-geçirgen membranlar poli(vinil alkol),kauçuk,poliüretan,nitro
selüloz gibi polimerlerden yapılır.Ozmometrenin önemli bir parçası olan membranlar belli
büyüklükteki moleküllerin geçişine izin verirler.Bu nedenle,ölçüm yapılacak mol kütlesi
aralığına uygun gözenekler içeren membranlar kullanılarak deneyler yapılmalıdır.
Ozmotik basınç-mol kütlesi ilişkisi
Ozmotik basınç ve çözeltideki polimerlerin mol kesri(xp) arasındaki ilişki,çözücünün
kismi molar hacmi V1 olmak üzere,
şeklindedir.Seyreltik çözücülerde xp çok küçük olacağından dolayı,
yaklaşımları yapılır.Bu iki yaklaşım bağıntı, ilk bağıntı kullanılarak van’t Hoff eşitliği
olarak bilinen aşağıdaki ilişki elde edilir.