Dispersiteetti

Kemiassa ja materiaalitieteessä dispersiteetti (Đ) on polymeerinäytteen tasalaatuisuuden numeroarvo. Arvo voi olla ĐM- tai DX-arvo, jotka kuvaavat vastaavasti näytteen polymeerien moolimassojen tai polymerisaatioasteiden jakautumisen tasalaatuisuutta. Poly- ja monodispersiteetti sekä PDI-indeksi ovat vanhentuneita aiheeseen liittyviä termejä, joiden käyttöä IUPAC ei suosittele.

Kaavat
Moolimassadispersiteetti ĐM kuvaa moolimassojen jakaumaa, ja on

ĐM = MW / Mn

MW on massapainotettu moolimassa eli

Mn on moolimääräpainotettu moolimassa eli

Yhtälöissä
ni on i molekyylien moolimäärä (mol) näytteessä.
Mi on i molekyylien moolimassa (g/mol).
wi on i molekyylien massafraktio eli

Polymerisaatioasteen dispersiteetti ĐX kuvaa polymeeriketjujen pituuksien jakaumaa, ja on

ĐX = XW / Xn
Xn on keskimääräinen polymerisaatioaste eli monomeerien keskimääräinen lukumäärä seoksen polymeeriketjuissa.
XW on polymerisaatioaste jaettuna seoksen MW-arvolla – arvo on siis massapainotettu polymerisaatioaste.

Merkitys
ĐM ja ĐX on aina 1 tai enemmän eli Đ ≥ 1. Suuri Đ tarkoittaa suurta hajontaa eli epätasalaatuisuutta seoksen osasten ominaisuuksien välillä.

Jos ĐM ≲ 1.1, kutsutaan usein polymeeriseosta tasalaatuiseksi tai monodispersiiviseksi (jälkimmäinen ei ole suositeltu termi). Synteettisten polymeerien ĐM on usein noin 4. Tosin esimerkiksi kaupallisen polyeteenin eli PE-muovin ĐM voi olla lähempänä arvoa 30.

Laskuesimerkki
Polymeerimateriaalissa on mitattu kromatografisesti olevan tätä polymeeriä kolmessa eri pituudessa. 1. fraktiossa on 10 grammaa massan 1000 g/mol polymeeriä, 2. fraktiossa on 5 g 5000 g/mol polymeeriä ja 3. fraktiossa on 50 g 4000 g/mol polymeeriä. ĐM saadaan selville seuraavanlaisesti:

n1 = 10 g / 1000 g/mol = 0.010 mol

n2 = 20 g / 2500 g/mol = 0.008 mol

n3 = 60 g / 5000 g/mol = 0.012 mol

ĐM = 4000 / 3000 ≈ 1.33

Lähteet

Polymeerit