Theta rozpouštědlo - Theta solvent - Wikipedia

V polymer řešení, a theta rozpouštědlo (nebo θ rozpouštědlo) je solventní ve kterém polymerní cívky fungují podobně ideální řetězy, za předpokladu přesně jejich náhodná procházka rozměry cívky. Proto Mark – Houwinkova rovnice exponent je ${ displaystyle 1/2}$ v rozpouštědle theta. Termodynamicky přebytek chemický potenciál míšení mezi polymerem a theta rozpouštědlem je nula.^[1][2][3][4]

Fyzická interpretace

The konformace předpokládané polymerním řetězcem ve zředěném roztoku lze modelovat jako náhodný krok monomer podjednotky používající a volně kloubový řetěz Modelka. Tento model však nebere v úvahu sterické účinky. Skutečné polymerní cívky jsou blíže reprezentovány a samoobslužná chůze protože konformace, ve kterých různé segmenty řetězce zabírají stejný prostor, nejsou fyzicky možné. Tento vyloučený objem účinek způsobí, že polymer expanduje.

Konformaci řetězce ovlivňuje také kvalita rozpouštědla. The intermolekulární interakce mezi segmenty polymerního řetězce a koordinovanými molekulami rozpouštědla mají přidruženou energii interakce, která může být pozitivní nebo negativní. Pro dobré rozpouštědlo, interakce mezi polymerními segmenty a molekulami rozpouštědla jsou energeticky příznivé a způsobí expanzi polymerních cívek. Pro špatné rozpouštědlo, jsou výhodné vlastní interakce polymer-polymer a polymerní cívky se budou stahovat. Kvalita rozpouštědla závisí jak na chemickém složení molekul polymeru a rozpouštědla, tak na teplotě roztoku.

Pokud je rozpouštědlo dostatečně špatné, aby zrušilo účinky vyloučené objemové expanze, podmínka theta (θ) je spokojen. Pro daný pár polymer-rozpouštědlo je podmínka theta splněna při určité teplotě, která se nazývá theta (θ) teplota nebo bod theta. Rozpouštědlo při této teplotě se nazývá theta rozpouštědlo.

Obecně platí, že měření vlastností polymerních roztoků závisí na rozpouštědle. Pokud se však použije theta rozpouštědlo, jsou měřené charakteristiky nezávislé na rozpouštědle. Závisí pouze na vlastnostech polymeru krátkého dosahu, jako je délka vazby, úhly vazby a stéricky příznivé otáčky. Polymerní řetězec se bude chovat přesně tak, jak předpovídá náhodná procházka nebo ideální řetěz Modelka. Toto umožňuje experimentální stanovení důležitých veličin, jako je střední kvadratická end-to-end vzdálenost nebo poloměr kroužení mnohem jednodušší.

Podmínka theta je navíc splněna i hromadně amorfní polymer fáze. Konformace přijaté polymery rozpuštěnými v theta rozpouštědlech jsou tedy identické s konformacemi přijatými při polymeraci ve velkém polymeru.

Termodynamická definice

Termodynamicky je nadměrný chemický potenciál míchání mezi theta rozpouštědlem a polymerem nulový. Ekvivalentně entalpie míchání je nula, takže řešení ideál.

Jeden nemůže měřit chemický potenciál žádnými přímými prostředky, ale může ho korelovat s roztokem osmotický tlak (${ displaystyle Pi}$) a rozpouštědla částečný specifický objem (${ displaystyle v_ {s}}$):

${ displaystyle Delta mu _ {1} = - v_ {s} Pi}$

Lze použít a viriální expanze vyjádřit, jak osmotický tlak závisí na koncentraci:

${ displaystyle { frac { Pi} {RT}} = { frac {c} {M}} + Bc ^ {2} + B_ {3} c ^ {3} ...}$

M je molekulární váha polymeru

R je plynová konstanta

T je absolutní teplota

B je druhá viriální koeficient

Tento vztah s osmotickým tlakem je jedním ze způsobů, jak určit podmínku theta nebo theta teplota pro rozpouštědlo.

Změna chemického potenciálu, když jsou dva smíchány, má dva pojmy: ideální a přebytek:

${ displaystyle Delta mu _ {1} = Delta mu _ {1} ^ {ideální} + Delta mu _ {1} ^ {přebytek}}$

Druhý viriální koeficient, B, je úměrný nadměrnému chemickému potenciálu míchání:

${ displaystyle B = { frac {- Delta mu _ {1} ^ {nadbytek}} {{v_ {s}} {c ^ {2}}}}}$

B odráží energii binárních interakcí mezi molekulami rozpouštědla a segmenty polymerního řetězce. Když B> 0, rozpouštědlo je „dobré“, a když B <0, je rozpouštědlo „špatné“. Pro theta rozpouštědlo je druhý viriální koeficient nulový, protože přebytek chemického potenciálu je nulový; jinak by to nespadalo do definice theta rozpouštědla. Rozpouštědlo při své teplotě theta je tímto způsobem analogické a skutečný plyn na jeho Boyleova teplota.

Podobné vztahy existují i ​​pro ostatní experimentální techniky, počítaje v to rozptyl světla, vnitřní viskozita měření, sedimentační rovnováha, a bod mračna titrace.

Viz také

• Teorie řešení Flory – Huggins

Reference