hydrodynamisch volume en hydrodynamische straal

[Chemistry is in the air]

Hallo iedereen

Bij mijn zoektocht naar de werking van gel permeatie chromatografie kom ik steeds de termen hydrodynamisch volume en hydrodynamische straal tegen. Ik heb al intensief op het internet gezocht maar vind geen uitleg die deze twee begrippen echt duidelijk definieert. Zou iemand mij alstublieft kunnen uitleggen wat deze twee begrippen betekenen met betrekking tot polymeren.

Dank

[zheddie]

Hallo,

Als je de straal van bepaalde deeltjes wil bepalen met behulp van een toestel, meet je niet de werkelijke straal van die deeltjes. In werkelijkheid vormen die deeltjes bijvoorbeeld geen perfecte bol, maar zijn eerder onregelmatig.

Hydrodynamisch duidt op de snelheid waarmee een deeltje door de oplossing kan bewegen (diffusie).

Dit proces is onder meer ook afhankelijk van de grootte van het deeltje.

De hydrodynamische straal van een onregelmatig gevormd deeltje is dan eigenlijk de straal van een regelmatig gevormd deeltje (dus een perfecte bolvorm), dat dezelfde diffusiesnelheid heeft als het onregelmatige deeltje in een medium.

Via deze straal kan dan uiteraard ook het volume van dat deeltje berekend worden.

Deze termen vereenvoudigen in feite het ganse probleem om de straal van een onregelmatig deeltje te bepalen.

[yump]

het hydrodynamische volume is niet echt een deeltje maar een volume dat door een polymeerketen ingenomen wordt in een vloeistof (dat is een "bolvorm"), dit alles zonder in contact te komen met andere polymeerketens. Een SEC kolom scheidt op hydrodynamisch volume, hoe groter het hydrodynamische volume in hoe minder "gaatje" het past op de kolom en daarmee hoe sneller het er afkomt. Kleine moleculen passen in veel meer gaatjes en worden dus meer vertraagd. Met ijkmonster bepaal je de relatie tussen retentietijd en molgewicht en kun je dus uiteindelijk het molgewicht van je onbekende monster bepalen.

Als de ijkmonsters polystyreen zijn zeg je dat de molgewichten gemeten zijn mbv polystyreen standaarden (polystyreen heeft een ander hydrodynamisch volume dan bijv PMMA bij hetzelfde molgewicht)

[Chemistry is in the air]

bedankt voor de reacties.

De interacties die het polymeermolecuul aangaat met de naburige solventmoleculen spelen die ook en rol in het hydronamisch volume?

En hoe komt het dat vertakte moleculen met hetzelfde molecuulgewicht een kleiner hydrodynamisch volume hebben als een onvertakte molecule met hetzelfde molecuulgewicht?

Hoe komt het dat de intrinsieke viscositeit van een oplossing met vertakte moleculen met een bepaald molecuulgewicht (veronderstel monodispersiteit voor het gemak) groter is als de intrinsieke viscositeit van dezelfde molecule met het zelfde molecuulgewicht mar dan lineair? Puur gevoelsmaig zou ik juist geneigd zijn het tegengestelde te denken en vertakte molecule zal immers meer kans hebben op weerstand door dat de vertakkingen elkaar zullen hinderen.

Heeft er iemand anders literatuurtips die deze eigenschappen verstaanbaar en duidelijk uitleggen en waarvoor niet al te veel voorkennis vereist is?

[zheddie]

Inderdaad, je kan het zo stellen: als een polymeermolecule veel interacties aangaat met naburige solventmolecules, is er als het ware meer weerstand bij het stromen door het solvent. De viscositeit stijgt dus, evenals de diffusiecoëfficiënt, zodat op zijn beurt het hydrodynamisch volume beïnvloed wordt.

Bedoel je met vertakte moleculen dan kleinere samengepakte polymeerketens?

Wij hebben het altijd leren aanvoelen als een soort van extra weerstand bij het vloeien door een oplossing als de keten lineairder (en dus groter is), waardoor de diffusie vertraagt en het hydrodynamische volume stijgt.

Ik zou eerder ook denken dat jij gelijk hebt bij jouw uitleg van het verband tussen intrinstieke viscositeit en molecuulgewicht.

Zoek anders eens de Mark-Houwink vergelijking op op wikipedia, die geeft het verband weer tussen intrinsieke viscositeit en flexibiliteit (en in zekere zin ook vertaktheid) van de ketens.

[Chemistry is in the air]

Met vertakte polymeerketen bedoel ik een polymeerketen die zijketens heeft. Er is mij vandaag verteld dat deze in een geschikt solvent liever een kleiner hydrodynamisch volume aannemen, samengepakt zitten (in vergelijking met de lineare variant) maar waarom is dit zo,

[yump]

het hydrodynamisch volume wordt juist sterk beinvloed door interacties met het solvent. Hoe beter (meer interacties) het solvent hoe groter het hydrodynamish volume.

vertakte moleculen hebben minder vrijheidsgraden, ze zitten ergen vast aan een hoofdketen. Gevolge is dat het polymeer een minder groot volume kan aannemen omdat het nu eenmaal verknoopt zit aan een andere keten

viscositeit van polymeren in oplossing wordt bepaald door de mate waarbij polymeren "entanglements" vertonen. Dit zijn fysische X-links. Deze X-links kunnen intern plaatsvinden maar ook met andere moleculen. Dat laatste heeft nogal een effect op de viscositeit. Voor vertakte moleculen (indien niet hoog Mw en licht vertakt ) zal het zich meer als een bolletje gedragen en is de kans op entanglements met andere moleculen lager en zal de visco dus lager zijn. Het mooiste voorbeeld van het effect van vertakking/branching zijn de dendrimeren (mooie sterk gebranchte moleculen), deze hebben bij een hoog molgewicht toch een lage viscositeit!

boekje van Challa wellicht titel: Inleiding in de polymeerchemie

[Chemistry is in the air]

Bedankt voor de literatuurtip

Helaas is dit boek nergens (meer te koop) (ik woon in belgië). Iemand nog een goede tip?

[Nicola]

Yump heeft dit goed uitgelegd.

Als je nog hulp nodig hebt kan ik je een kopie van een paar relevante bladzijden uit het boekje van Challa toesturen.