Berat Molekul dan Larutan Polimer
Berat molekul merupakan variabel yang penting sebab berhubungan langsung dengan sifat-sifat fisika polimer. Pada umumnya,polimer dengan berat molekul tinggi bersifat lebih kuat,tetapi berat molekul yang terlalu tinggi menyebabkan kesukaran dalam prosesnya. Kelarutan merupakan prasyarat untuk menetapkan berat molekul. Untuk menetapkan berat molekul senyawa yang sederhana digunakan teknik spektrometri massa, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan ketika hadir gugus fungsi yang cocok. Teknik kovensiaonak dari spektrometri massa tidak banyak lagi digunakan dalam bidang polimer di luar karakterisasi produk-produk degradasi polimer karena syarat-syarat pengukurannya untuk sampel yang mudah menguap. Akhir-akhir ini telah ditemukan beberapa perkembangan baru yang menarik dalam desorpsi medan yang telah memperluas sprektrometri massa ke dalam daerah makromolekul. Namun perkembangan demikian masih dalam fase awal dan tidak memiliki pemakaian rutin dari metode-metode yang lebih tradisional dalam penetapan berat molekul.
Teknik yang umum digunakan untuk menetapkan berat molekul polimer adalah osmometri, hamburan cahaya dan ultrasentrifugasi. Meskipun titrasi, krioskopi, dan ebulliometri juga digunakan dalam beberapa aplikasi. Metode yang paling mudah untuk menetapkan berat molekul melibatkan pengukuran viskositas larutan, tetapi ini bukan metode yang mutlak dan hanya bisa digunakan bersama salah satu dari teknik pengukuran berat molekul mutlak. Nilai berat molekul yang diperoleh tergantung pada besarnya ukuran dalam metode pengukurannya. Metode yang bergantung pada analisis gugus ujung atau sifat-sifat koligatif menimbulkan apa yang dikenal sebagai berat molekul rata-rata jumlah karena bilangan atau jumlah molekul dari setiap berat dalam sampel yang bersangkutan dihitung. Berat total dari suatu sampel polimer, W adalah jumlah berat dari setiap spesies yang ada, dimana N dan M menunjukkan jumlah mol dan berat molekul setiap spesies.
Berat molekul rata-rata adalah berat sampel per mol.
Sementara itu, hamburan cahaya dan ultrasentrifugasi merupakan metode untuk menetapkan berat molekul yang didasarkan pada massa dan polarisabilitas spesies polimer yang ada. Polimer dengan massa yang lebih besar maka kontribusinya ke pengukuran menjadi lebih besar. Berbeda dengan berat molekul rata-rata jumlah, metode ini menjumlahkan fraksi berat masing-masing spesies dikalikan dengan berat molekulnya. Dengan demikian nilai yang diperoleh disebut berat molekul rata-rata berat dan rumusnya sebagai berikut:
Pelarutan suatu polimer tidak sama dengan pelarutan senyawa yang mempunyai berat molekul rendah karena adanya dimensi yang sangat berbeda antara pelarut dan molekul polimer. Pelarutan polimer terjadi dalam dua tahap. Mula-mula molekul pelarut berdifusi melalui matriks polimer untuk membentuk suatu massa menggembung disebut gel. Dalam tahap ke dua, gel tersebut pecah dan molekul-molekulnya terdispersi dalam larutan sejati. Suatu proses pelarutan diatur oleh hubungan energi bebas.
Ketika suatu polimer larut dengan spontan, energi bebas larutan tersebut ΔG bernilai negatif. Entropi larutan ΔS selalu memiliki nilai positif yang terjadi akibat naiknya mobilitas konformasi dari rantai polimer. Sehingga besarnya entalpi, ΔH akan menentukan ΔG. ΔH mix untuk sistem biner berhubungan dengan parameter konsentrasi dan energi melalui persamaan dimana V mix adalah volume total campuran V1 dan V2 adalah volume molar dari dua komponen ϕ1 dan ϕ2 adalah fraksi volume dan ΔE1 dan ΔE2 adalah energi penguapan. Besaran ΔE1 / V1 dan ΔE2 / V2 disebut rapat energi kohesif.
Metode yang paling mudah digunakan untuk menentukan parameter kelarutan adalah dengan menggunakan tetapan atraksi molar gugus. Tetapan ini diturunkan dari hasil penelitian terhadap senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah yang melahirkan nilai-nilai numerik untuk berbagai gugus molekul berdasarkan pertimbangan gaya-gaya antarmolekul. Dua set nilai-nilai numerik tersebut (yang ditandai dengan huruf G) telah diusulkan oleh Small, yang diturunkan dari panas penguapan yang satunya lagi oleh Hoy yang didasarkan atas pengukuran tekanan uap.
Maka nilai G merupakan tambahan untuk suatu unsur struktur tertentu dan dihubungkan dengan persamaan