Introducción
La presión osmótica es un fenómeno común en nuestro día a día, aunque desconocido para muchos. Se refiere a la presión que ejerce una solución para evitar que una cantidad igual de la misma pase a través de una membrana semipermeable. Durante mucho tiempo, el conocimiento de la presión osmótica se ha utilizado para caracterizar la estructura molecular y la distribución de tamaño de los polímeros. En este artículo, profundizaremos en la importancia del cálculo del peso molecular de los polímeros a través de la presión osmótica.
Presión osmótica
La presión osmótica (π) se puede calcular utilizando la ecuación de van ‘t Hoff, que se expresa de la siguiente manera:
Donde R es la constante de gas ideal, T es la temperatura en Kelvin, y C es la concentración molar de la solución.
Cálculo del peso molecular de polímeros
La presión osmótica se puede utilizar para determinar el peso molecular promedio de los polímeros en disolución. Esto se logra estableciendo una relación entre la presión osmótica y el peso molecular de la muestra de polímeros. La relación más comúnmente utilizada es la ecuación de Mark-Houwink-Sakurada:
Donde η es la viscosidad intrínseca de la solución, K y a son constantes dependientes del disolvente y del polímero, respectivamente, y M es el peso molecular promedio del polímero. La ecuación de Mark-Houwink-Sakurada se puede utilizar para calcular el peso molecular promedio de los polímeros a partir de la medición de la viscosidad intrínseca y la presión osmótica.
Técnicas para el cálculo de peso molecular de polímeros
Existen varias técnicas para determinar el peso molecular de los polímeros. La cromatografía de exclusión de tamaño (SEC) es una de las más utilizadas. Este método implica pasar la muestra de polímero a través de una columna de gel permeable, donde los polímeros se separan según su tamaño. La curva de calibración se genera utilizando polímeros estándar de conocido peso molecular.
Ejemplo de cálculo de peso molecular de polímeros mediante SEC
Supongamos que se tiene una muestra de polímeros con una viscosidad intrínseca de 0.5 dL/g, una concentración de solución de 0.2 g/mL, y una presión osmótica de 0.1 bar. Si se utiliza una curva de calibración generada a partir de polímeros estándar, se puede determinar que el polímero en cuestión tiene un peso molecular promedio de 150,000 g/mol mediante la ecuación de Mark-Houwink-Sakurada.
Conclusión
La presión osmótica es una técnica importante para el análisis de la estructura molecular y distribución de tamaño de los polímeros. El cálculo del peso molecular promedio a partir de la presión osmótica y la viscosidad intrínseca del polímero se puede realizar mediante la ecuación de Mark-Houwink-Sakurada. La cromatografía de exclusión de tamaño es una técnica comúnmente utilizada para determinar el peso molecular de los polímeros. Este conocimiento es crucial para el diseño y síntesis de polímeros con propiedades específicas.