Polymerer i lösning Flashcards

Question

Effekt av molekylvikt

Answer 1

Effekt av molekylvikt Effekt av molekylvikt: Ökar vi M (Molekylvikt), då kommer vi har färre polymer kedjor och lägre entropin ---> Större två fas område

Answer 2

Fasdiagram: Polymer – vatten (typ polyetylenoxid) Om man tittar på fasdiagrammet för blandningen av polymeren polyetylenoxid och vatten kommer det se ut som i figuren till höger. Man ser tydligt att man har olika stora tvåfasområden för lågmolekylär polymer respektive högmolekylär polymer. Höjer man temperaturen så blir vatten ett sämre lösningsmedel och de börjar fasseparera i högre utsträckning. Men det finns gränsvärden för hur hög temperaturen kan vara innan molekylerna blandar sig igen.

Answer 3

Fasdiagram: Två polymerer (P1,P2) i gemensamt lösningsmedel (S) 2 polymerer: Polymerer som är p1 och p2 är fullständigt lösliga i vatten. 1 fas område sträcker sig enda till S (Vatten), när vi blandar dem i en lösningen, lösningen fas separerar --> Segregation ---> Det kostar entropi Association: Att polymerer associerar med varandra, positiva och negativa polymerer söker sig till varandra, de vill få kontakt och kan separera ut i fas för at komma ännu närmare varandra. I vår kropp har vi polymer över allt, alla de som är lösta är laddade (DNA, RNA, protiner) Segregation: P1 och P2 repellerar varandra. Typiskt för två neutrala polymerer Association: P1 och P2 attraherar varandra. Typiskt för två motsatt laddade polymerer Även i ternära blandningar av två polymerer i ett gemensamt lösningsmedel får man ofta en fasseparation som karakteriseras av att polymererna anrikas i varsin fas (en segregativ fasseparation). En allmän effekt av ett tillsatt lösningsmedel (komponent 3) är att ”späda ut” interaktionerna mellan de två polymererna så att blandbarheten ökar allteftersom polymerkoncentrationen minskar. Vid tillräckligt hög utspädning har man fullständig blandbarhet.

Answer 4

Upplösning av salt i vatten Kristall * Låg elektrostatisk energi * Låg entropi Upplösning av salt i vatten; Fast salt i kristall, + och – joner nära varandra ---> låg elektrostatisk energi ---> Stabila. Ordnad system, bra energimässigt

Answer 5

Initialt: två faser * Låg blandningsentropi * Låg jon-jon energi Lösning * Hög blandningsentropi * Hög jon-jon energi + och - joner i en lösning är borta från varandra, varje jon har en vatten dipol. Anledning att de löser sig beror på att vi har hög entropi.

Answer 6

Polyelektrolyter: Två fall Lättlösliga: Där den en polymer (- laddad) och motjoner som är utspridda (Utan koppling till polymer) ---> Lättlöslig för att den negativ laddade kan attraheras till de fria (+ laddade) Svårlösliga: Där båda polymerer (+ och - laddade) ---> Bildar kristall. Salter som är polymerer, de har motjoner: lättlösliga även om vi har polymer som har låg blandningsentropi, men för att detta ska ske behöver vi motjon Ett salt där båda är polymerar och lösa i vatten ---> Båda har låg entropi

Answer 7

Polyelektrolyter Polyelektrolyt = polyjon + motjon Består av 2 joner, Polymer + motjon: Polymern sträcker ut sig, med vatten och skämmer sig laddningen, repulsionen i kedja gör att polymern blir större. Om vi sätter på sulfonat ---> Blir den lösligt i alla portioner. Motjonsdissociation: ---> hög löslighet i vatten (entropieffekt!) ---> utsträckt kedjekonfiguration Motjonerna blir mer rörliga ---> Ökad blandningsentropi Polymer med olöslig ryggrad blir löslig: Exempel: Polystyren – olöslig i vatten Polystyrensulfonat – obegränsad löslighet i vatten En polyelektrolyt är ett salt som består av en jonisk polymer (polyjon) och dess motjoner. Vi betraktar polymerens egenskaper i ett lösningsmedel (oftast vatten) som är tillräckligt polärt för att motjonerna ska dissociera från polyjonen. För det första måste vi inse att drivkraften för motjonernas dissociation är entropisk; jonerna vill fördela sig så jämnt som möjligt i systemet. Mot denna drivkraft står den starka Coloumbattraktionen mellan polyjonen och dess motjoner. Resultatet av denna balans blir en inhomogen motjonsfördelning, dvs. motjonernas koncentration blir störst nära polyjonen för att sedan avta med avståndet. Graden av inhomogenitet ökar med motjonernas valens och polyjonens laddningstäthet (avståndet mellan laddningarna på polyjonen) och minskar med polyelektrolytkoncentrationen samt med koncentrationen tillsatt salt. Eftersom motjonerna vill blanda sig så homogent som möjligt får man en drivkraft som vill maximera avståndet mellan polyjonens laddningar, dvs. sträcka ut polymerkedjan. Den effektiva persistenslängden för en polyelektrolyt blir alltså i allmänhet större än för motsvarande icke-laddade polymer. Persistenslängden blir dessutom beroende av polyelektrolyt- och saltkoncentrationen. I en utspädd saltfri lösning tenderar polyelektrolyten att räta ut sig till en stav. Detta avspeglas i det klassiska koncentrationsberoendet hos den specifika viskositeten i en saltfri polyelektrolytlösning

Answer 8

Två olika polyelektrolyter 1. Motsatt laddning. M+P-+ P+X- + vatten OBS! Fyra komponenter! Pseudo-3-komponentsfasdiagram: se fallet ”association” Komplexbildningen (fasseparationen) gynnas av ökad motjonsentropi och sänkt elektrostatisk energi Lika laddade, negativ och negativ, har båda positiva motjoner, om de två är gjorda av olika material, vill de gå till var sin fas och det kostar för systemet för att motjoner blir jämnfördelad. Blandningar av olikladdade polyelektrolyter kan ge upphov till fasseparation av den associativa typen. Polyjonerna kan binda till varandra och släppa alla motjoner fria. De bildar en koncentrerad polyjonfas och motjonerna bildar en utspädd saltlösning tillsammans med vattnet. Motsatt laddade polyelektrolyter används i hårbalsam. De motsatt laddade komplexen klär in hårstråna och vattnet sköljer bort motjonerna. Ju mer vatten desto tätare fas och mer motjoner lakas ur

Answer 9

Principen för hårbalsam Koncentrerad lösning av två polyelektrolyter appliceras ---Späd med vatten (”skölj”)---> Motjonerna börjar lakas ur som salt ---Späd med vatten (”skölj ordentligt”)---> Polyjonkomplexen deponeras på ytorna. Saltet sköljs ur helt.

Answer 10

Två olika polyelektrolyter, forts. 2. Lika laddning. Ex. P1+X- + P2+X- + vatten (Jmf. Två neutrala polymerer) * Motjonerna jämnt fördelade både före och efter fasseparationen. Motverkar inte fasseparationen. * P1 och P2 ojämnt fördelade efter fasseparationen men bidrar mkt lite till blandningsentropin

Answer 11

Neutral polymer (P0) + polyelektrolyt (Pe) + vatten Oladdad med laddad polymer, då blir det gynnsamt, en fas området växer och vi får ökad blandbarhet. Där vi har motjoner, kommer osmotiska tryck att vara högst för att vatten från oladdad polymer vill gå till motjoner ---> Sneda bindlinjer Med salt kan polyjoner ----> Precis som att blanda två laddade polymerar P (Laddad) + P (Oladdad) + H2O = Polyelektrolytens motjoner ökar blandbarheten. Fasseparation medför ojämn fördelning av motjoner Sneda bindelinjer: Ojämn fördelning av vatten. Polyelektrolyten suger åt sig vatten - osmotisk svällning av Pe-rik fas p.g.a. motjonerna P (Laddad) + P (Oladdad) + H2O + salt = - Låg blandbarhet: Jämn fördelning av joner även vid fasseparation -Liknar fallet med två neutrala polymerer Vi kan genom att introducera joniserbara grupper omvandla en dåligt löslig polymer till en lättlöslig polymer. Exempel på dåligt lösliga polymerer som blir vattenlösliga som polyelektrolyter inkluderar opolära polymerer (jämför t.ex. vattenlösligheten hos polystyren och polystyrensulfonat). Ternära blandningar av två polymerer i ett gemensamt lösningsmedel påverkas drastiskt om någon av polymererna är en polyelektrolyt. Motjonsentropins betydelse för polyelektrolyters blandbarhet illustreras bäst av blandningar som innehåller antingen likladdade polyelektrolyter eller en oladdad polymer och en polyelektrolyt. Blandbarheten för det senare fallet har visat sig vara större än för fallet med två oladdade polymerer. Detta har sin orsak i att det är ogynnsamt att koncentrera polyjonen i en fas eftersom elektroneutraliteten kräver att alla motjonerna då också måste finnas i samma fas. Vid salttillsats kan segregationsbeteendet återigen observeras. Av resonemanget följer att en blandning av likladdade polyelektrolyter borde kunna segregera lättare eftersom båda faserna i detta fall kan innehålla motjoner av jämförbar koncentration. Saltberoendet hos detta system är också mindre uttalat

Answer 12

Vad är en gel? ”The colloidal condition, the gel, is one which is easier to recognize than to define” En definition: ”Ett vätskeinnehållande system som uppvisar mekanisk rigiditet” I en gel finns nätvärk: Kovalent är den vanliga, där polymer lösning där molekyler binder ihop polymer kedjor.

Answer 13

Olika geltyper Partikelgel: Ex. lera, kiselpartiklar, proteiner Fasseparerad gel: Ex. polysackarider (agar): Där man har polysackarid kedjor som bildar fibrar och det kors binder och stannar av till en gel. Kovalent tvärbunden polymergel: Ex. polyakrylamid+metylenbisakrylamide Fysikaliskt tvärbunden gel: Ex. HM-EHEC + SDS

Answer 14

Tryck – Osmotiskt tryck Tryck: Lösning; Semi-permeabilitet membran, vatten bygger osmotisk tryck, om det vore ideal, skulle osmotiska tryck i lösningen vara lika med osmotisk tryck i en gas.

Answer 15

Svällning av polyelektrolytgeler (tex. Natrium polyakrylat; Carbopol(R)) Högt osmotiskt tryck i gelen pga. hög koncentration motjoner. Svällningen motverkas av nätverkets elasticitet Liten osmotisk tryckskillnad mellan gel och lösning; Jmf. Föreläsning om elektriska dubbellagret Vid låga pH är polymer neutral, men när man tillsätter NaOH, har vi Na+ som gör att vatten vill in och späda motjoner, det blir uppsvällt och det blir tjockare lösning. Från små polymer partiklar till pH ---> Stora blir dem och det stelnar till gel. Om man tillsätter salt, krymper dem, för att vatten vill inte längre späda motjoner och vill istället späda NaCl.