Hat ein Makromolekül mehrere Molmassen?

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Sowohl Biopolymere (Ausnahme: Proteine und DNA) als auch synthetische Polymere weisen eine Molmassenverteilung auf. Selbst die einfachsten Polymere (Homopolymere, nur aufgebaut aus einer Grundeinheit) sind Mischungen einer homologen Reihe (Vielfache dieser Grundeinheit). Für Polymere werden deshalb mehrere Molmassenmittelwerte Mn und Mw und die Breite der Verteilung D, angegeben. Wie können nun die Molmassenmittelwerte einer Polymerverteilung verständlich gemacht werden???Wie sind die zahlenmittlere Molmasse Mn, die gewichtsmittlere Molmasse Mw und die Polydispersität D definiert???Als Maßzahl für die Breite einer Verteilung hat sich die Polydispersität D durchgesetzt. Sie gibt an, ob in einer Verteilung z.B. nur Moleküle von 50?000 g/mol bis 200.000 g/mol enthalten sind (enge Molmassenverteilung) oder Moleküle von 10.000 bis 1.000.000 g/mol (breite Molmassenverteilung). ??Die Größe Polydispersität ist wichtig, da beide Verteilungen die gleiche gewichtsmittlere Molmasse Mw aufweisen können und trotzdem eine unterschiedliche Verteilung (und damit unterschiedliche makroskopische Eigenschaften) haben können. Die Schwierigkeit beim Verständnis der Polydispersität ist die Bestimmung der zahlenmittleren Molmasse Mn und der gewichtsmittleren Molmasse Mw. Die Polydispersität ist definiert als Quotient aus Mw und Mn (D = Mw/Mn).??Zum besseren Verständnis der beiden Mittelwerte muss man wissen, dass die Mittelwerte aus zwei verschieden gewichteten Verteilungsfunktionen berechnet werden. Im ersten Fall wird die Zahl der Moleküle bei einer entsprechenden Molmasse zugrunde gelegt und im zweiten Fall die Masse der Moleküle.??Ein Beispiel aus der Literatur (s. Abb. 1, A. Schlegel in Kunststoffe-Plastics (1957), S. 7) soll die Berechnung der beiden Mittelwerte deutlich machen.??Kennt man nun die Molmassenmittelwerte und die Polydispersität, dann kann man aber immer noch keine Rückschlüsse auf den Verlauf der Verteilung nehmen. Unterschiedliche Verteilungen können zu denselben Mittelwerten führen. Deshalb ist eine richtig berechnete Molmassenverteilung (s. Tipps & Tricks 23, LP 12/2006) immer noch die wichtigste Quelle zur vollständigen Charakterisierung von Homopolymeren. Bei Copolymeren kommt noch eine weitere Verteilung hinzu: Copolymere sind Mischungen aus unterschiedlich großen Molekülen (Molmassenverteilung) mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. Aus diesem Grund findet man bei Copolymeren häufig noch andere Informationen wie Breite und Schiefe der Zusammensetzungsverteilung.??Die Mittelwerte und die Polydispersität sind wichtige Größen in der Polymercharakterisierung.??Den Mittelwerten liegen die Zahl der Moleküle und deren Verteilung (Mn) und die Masse der Moleküle und deren Verteilung (Mw) zugrunde.??Die Polydispersität gibt Auskunft über die Breite einer Verteilung. ??Die vollständigen und eindeutigen Informationen zur Probe enthält die Molmassenverteilung.??Die nächste Ausgabe beschäftigt sich mit den Vor- und Nachteilen von Säulenkombinationen im Vergleich zu Linear-(Mixed-Bed-)Säulen.

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