Masa molar 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, hay 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.
Cuando se estudia un polímero, la media más relevante depende de la propiedad que se investiga: 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.
Distribución de peso molecular estrecha
Esta sección debería llamarse estrictamente “Masa molecular del polímero”, 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, hay 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.
Cuando se estudia un polímero, la media más relevante depende de la propiedad que se investiga: 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.
Polímero de peso molecular
El peso molecular es una medida de la suma de los valores del peso atómico de los átomos de una molécula. El peso molecular se utiliza en química para determinar la estequiometría en las reacciones y ecuaciones químicas. El peso molecular se abrevia comúnmente por M.W. o MW. El peso molecular no tiene unidades o se expresa en términos de unidades de masa atómica (amu) o Daltons (Da).
Tanto el peso atómico como el peso molecular se definen en relación con la masa del isótopo carbono-12, al que se le asigna un valor de 12 amu. La razón por la que el peso atómico del carbono no es precisamente 12 es que se trata de una mezcla de isótopos del carbono.
El cálculo del peso molecular se basa en la fórmula molecular de un compuesto (es decir, no en la fórmula más simple, que sólo incluye la relación de tipos de átomos y no el número). El número de cada tipo de átomo se multiplica por su peso atómico y luego se suma a los pesos de los demás átomos.
Por ejemplo, la fórmula molecular del hexano es C6H14. Los subíndices indican el número de cada tipo de átomo, por lo que hay 6 átomos de carbono y 14 de hidrógeno en cada molécula de hexano. El peso atómico del carbono y del hidrógeno puede encontrarse en una tabla periódica.
Calcular el peso molecular
Uno de los principales parámetros que determinan las propiedades de un polímero es el grado de polimerización, que está directamente relacionado con el peso molecular. El grado de polimerización (DP), o número de unidades repetitivas, puede determinarse comparando en los espectros 1D 1H la integral del grupo final y la integral de la unidad de cadena repetitiva de interés utilizando esta ecuación:
El primer gráfico muestra un espectro 1H medido en el sistema Spinsolve 80 MHz de un espectro de polietilenglicol (PEG) con terminación metoxi. Este polímero, también conocido como óxido de polietileno, está disponible en el mercado y tiene aplicaciones en la industria farmacéutica, médica, cosmética y alimentaria. La fuerte señal a 3,7 ppm se origina en los grupos CH2, mientras que la señal a 3,4 ppm se origina en el grupo final metoxi. Las dos señales pueden integrarse y el grado de polimerización, así como el peso molecular, pueden obtenerse utilizando las ecuaciones descritas anteriormente.
El segundo ejemplo muestra un polímero de poli ε-caprolactona (Fig. 2), que está funcionalizado con un grupo terminal tosilo en ambos extremos. Los grupos funcionales se introducen específicamente para la determinación del peso molecular o para la síntesis dedicada de copolímeros y/o la post-funcionalización. En el caso que nos ocupa, la función Tosyl puede servir para todos estos fines.