Peso molecular medio
Un polímero es una sustancia compuesta por macromoléculas[2]. Una macromolécula es una molécula de alta masa molecular relativa, cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa[3].
es una sustancia o material formado por moléculas muy grandes, o macromoléculas, compuestas por muchas subunidades repetidas[6]. Debido a su amplio espectro de propiedades,[7] tanto los polímeros sintéticos como los naturales desempeñan papeles esenciales y ubicuos en la vida cotidiana[8] Los polímeros van desde los conocidos plásticos sintéticos, como el poliestireno, hasta los biopolímeros naturales, como el ADN y las proteínas, que son fundamentales para la estructura y la función biológicas. Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se crean mediante la polimerización de muchas moléculas pequeñas, conocidas como monómeros. Su masa molecular consecuentemente grande, en relación con los compuestos de moléculas pequeñas, produce unas propiedades físicas únicas que incluyen dureza, alta elasticidad, viscoelasticidad y una tendencia a formar estructuras amorfas y semicristalinas en lugar de cristales.
Control de las propiedades de los polímeros mediante la forma de la distribución del peso molecular
Las propiedades físicas y el comportamiento de los polímeros dependen en gran medida de las propiedades de las propias moléculas del polímero. Esto, a su vez, significa que las propiedades del polímero también repercutirán en las propiedades de los productos acabados fabricados con polímeros o que los contengan. El peso molecular y la distribución del peso molecular, el tamaño molecular, la viscosidad intrínseca y la estructura afectan al comportamiento del material polimérico. La cromatografía de permeación de gel o de exclusión de tamaño (GPC/SEC) permite investigar las propiedades de los polímeros sintéticos y generar un gráfico Mark-Houwink (MH), una representación de la relación estructura-peso molecular generada al trazar el peso molecular (MW) frente a la viscosidad intrínseca (IV).
El poliestireno (PS), el polimetilmetacrilato (PMMA), el policarbonato (PC) y el policloruro de vinilo (PVC) se separaron utilizando dos columnas Viscotek T6000M y una fase móvil de THF estabilizado. Se utilizó un sistema OMNISEC con detectores UV, RI, de dispersión de luz y viscosímetro para medir el peso molecular, la viscosidad intrínseca y la estructura de cada polímero sintético.Resultados y discusión
Métodos para determinar el peso molecular de los polímeros
Esta sección debería llamarse estrictamente “Masa molecular de los polímeros”, pero en la ciencia de los polímeros es más común referirse al peso molecular que a la masa molecular, por lo que se mantendrá esta convención aquí.
El peso molecular de un polímero sintético no tiene un valor único, ya que diferentes cadenas tendrán diferentes longitudes y diferentes números de ramas laterales. Por lo tanto, habrá una distribución de pesos moleculares, por lo que es habitual calcular el peso molecular medio del polímero. Sin embargo, existen varias formas de definir el peso molecular medio, siendo las dos más comunes el peso molecular medio en número y el peso molecular medio en peso. Existen otros promedios, como el peso molecular medio de la viscosidad, pero no se discutirán aquí.
A la hora de estudiar un polímero, la media más relevante depende de la propiedad que se esté investigando: por ejemplo, algunas propiedades pueden verse más afectadas por moléculas de alto peso molecular que por las de bajo peso molecular, por lo que se elige la media en peso, ya que destaca la presencia de moléculas de alto peso molecular.
Determinación del peso molecular de los polímeros
Los pesos moleculares de los polímeros son mucho mayores que los de las moléculas pequeñas que suelen encontrarse en la química orgánica. La mayoría de las polimerizaciones de reacción en cadena y de reacción en etapas producen cadenas con muchas longitudes diferentes, por lo que los polímeros también se diferencian de las moléculas pequeñas en que los pesos moleculares de los polímeros son valores promedio. Puede consultar en otro lugar una discusión sobre los diferentes métodos de medición del peso molecular medio de los polímeros. De los parámetros clave que influyen en las propiedades físicas de los polímeros, la distribución del peso molecular suele ser el factor dominante, y a menudo influye en los demás parámetros.
El peso molecular de una determinada molécula de polímero es un producto del grado de polimerización y del peso molecular de la unidad de repetición. Por ejemplo, una molécula particular de polietileno con \ (DP = 1000\) tendrá un peso molecular de 28.000. Dado que los materiales poliméricos no están formados por moléculas estrictamente idénticas, sino que son una mezcla de muchas especies con diferentes valores de \(DP\), el \(DP\) del material sólo es un valor medio, \(\overline{DP}\).