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粘度法による分子量測定について

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  • 質問者：pchan1124
  • 質問日時：
  • 回答数：2件

粘度から分子量を求めることが出来る理由または原理が分かりません。どなたか分かる方、力になってもらえたらうれしいです。お願いします。

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「値 文献」に関するQ&A： 文献値について

A 回答 (2件)

No.2ベストアンサー

  • 回答者： korinngo
  • 回答日時：

　大学で使われる教科書には必ず乗っていると思います。

高分子の極限粘度と分子量には[極限粘度]＝K×[分子量]a乗（K、aはポリマーハンドブックなど一般のポリマーについては文献値があります。）が成り立つからなのですが・・・・。
　
　極限粘度とは数個の濃度の違う高分子溶液の粘度を求めて、これを０に補外した濃度０の点の高分子溶液の粘度です（これも教科書に書かれています。補外の仕方にはいろいろありますが、近似式が直線だとした場合は切片です。）濃度０の時の高分子溶液の粘度？？と思われるかも知れませんが、溶媒自体の粘度じゃないのと思われるかも知れませんが、大量の溶媒の中に高分子1分子のみがぽっつ～んといる状態をイメージしてください。このときの溶液の粘度が極限粘度です。
　
　ここからが高分子の特徴的なところだと思います。低分子の場合、1分子のみ溶媒の中にいても粘度はかわらないのですが、高分子は鎖がゆらゆらしており、その鎖はとても長い。長いために1分子の存在でも溶媒の粘度に影響を与えます。鎖が長いほうが、粘度が高くなりそうなのはイメージしやすいのではないでしょうか？
　とても簡単なイメージですが、上にあげた式は、高分子1分子が溶媒に溶けた時の粘度とその高分子1分子の分子量の関係を示しているとでも考えてもらったらよいのではないでしょうか。

　式は教科書をみればすぐわかると思うので、どちらかというと私が考えている概念を書いてみました。専門家からみれば？？のところもあると思いますが参考なったらよいです。
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No.1

  • 回答者： Kemi33
  • 回答日時：

　高分子の話でしたら，こちらの「ポリエチレンの基礎知識（５）（ポリエチレンの性質－２）」（pdf ファイル）に出ています。



　・http://www.ak-sunfine.com/jpn/uh/technical.html

参考URL：http://www.ak-sunfine.com/jpn/uh/technical.html
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この回答へのお礼

ありがとうございます

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お礼日時：2004/06/22 23:42

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「値 文献」に関するQ&A： 相対誤差の求め方と許容範囲

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Q粘度測定法の限界（得られた分子量がなぜはずれたか？？）

分子量測定で粘度測定法をやったのですが、
35万のはずが25万でした。

課題で、こういうのが出ました。
１．得られた分子量がなぜはずれたのか？？
（１）実験操作に問題はありえるのか？？
（２）粘度測定法の限界

（１）は、実験にあたっての粘度計の洗浄、ゴミの除去、粘度計の振動に十分に注意を払っても完全に防ぐことができないから。
また、ストップウォッチで測定すると、人によって多少誤差がでるから。
という解答でどうでしょうか？？まだ不足不満があるとは思いませんが・・・

（２）よく分からないんです。意味不明・・・
どうか教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

高分子の合成の際は、末端剤とモノマーの比だけでは単純に分子量は
決まりません。長く成長する分子もあれば短く終わってしまうものも
あり、重合停止の時点でまだモノマーが残っている場合だってあります。
反応温度や反応時間を変えても差が出ます。なので、測定による誤差の
前に合成段階で発生してしまう誤差をまず考慮する必要があります。

さらに、数平均分子量Ｍnで換算するのか重量平均分子量Ｍwで換算
するのか、検量線として目安にする標準高分子と同じ傾向を示す
ものなのかによってもある程度誤差が出ます。各測定操作の前後の
カラム洗浄をきちんとしているか、標準検量線も１・２ヶ月に
一度更新しているかなど、不確定要素はまだまだいっぱい考え
られます。逆にストップウォッチの誤差はほとんどないでしょう。
押すタイミングがコンマ数秒変わった程度でそんなに大きな
誤差は出ません。

実際の実験では、教科書の理想の理屈だけでは済まない事がいっぱい
あります。今後もいろいろ悩んで考えて、覚えて行って下さいね。

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Q粘度と相対粘度について

粘度と相対粘度の違いはなんなのでしょうか？
また、『粘度[cp]』や『相対粘度[-]』のような[cp]や[-]は何を意味するのでしょうか？

Aベストアンサー

粘度…液のズリに対する応力（抵抗）
相対粘度…（おそらく）何か基準になる液体の粘度に対する比粘度

[cp]…CGS単位系での粘度の単位。読み方はセンチポイズ（センチポアズ）
　　　現在、国際的に使用されるSI単位系では1[cp]＝1[mPa・s]（ミリパスカル秒）
[-]…比なのでおそらく単位が「ない」（無次元）ということでしょう。

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Q粘度測定以外の分子量測定法（それぞれの理論と長所、短所）

分子量測定の実験で、
粘度測定（PMMAの粘度測定を行い、粘度平均分子量（Ｍv）を決定する。「試薬：トルエン、アセトン、ポリメタクリル酸メチル」）
という実験したんですけど、他の分子量測定法を二つ以上あるみたいなんです。
その２つ以上の分子量測定法を教えてくれませんか？？
｛１）それらの理論と、２）それぞれの長所、短所｝
を中心にお願いしたいのですが・・・

また、どこかいいサイトがあったら教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんばんは

多少Web検索してみたのですが、
どうも光散乱法とサイズ排除クロマトグラフィー（SEC）の2つが主流のようですね。
参考URLの記事を引用すると（理論はさておき）、以下の通りです。

(1)光散乱法
　「SI単位にトレーサブルであり、低分子量から高分子量まで幅広く適応可能であるなどの長所をもっている。レーザー光源の出現により測定が幾分簡単になった。」
(2)サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）
　「操作が簡単、分子量分布についての情報も得られるなどの理由で光散乱に比べ汎用されている。多くの場合絶対的な分子量を得ることができないのが最大の欠点である。」
　よく耳にするGPC（ゲル浸透クロマトグラフィー：Gel Permeation Chromatography)は、SECの一つとのことです。

参考URLでは、新しい測定方法として、マトリックス支援レーザー脱離・イオン化飛行時間型質量分析法（MALDI-TOFMS）法について、以下のように記載しています。
　「近年マトリックス支援レーザー脱離・イオン化飛行時間型質量分析法（MALDI-TOFMS）法が直接絶対分子量を測定できる方法として注目され、装置もかなり普及して来ているが、定量性に欠ける、事実上高分子量領域まで測定できないなど、精密な分子量計測法としての問題がある。」

その他にも以下の測定法がありました。（それぞれPMMAなどのポリマーの分子量測定に有効かどうかはわかりません）
・IAMS（イオン付着質量分析法）
　分子量1000程度までの高分子化合物
・電気泳動法
・浸透圧法（低分子用？）
・凝固点降下法（低分子用？）
・マススペクトル

ご希望のような理論、長所、短所をまとめたようなサイトは私には見つけられませんでしたので、光散乱法やSECなどを個別に調べ、まとめられたほうが良いかも知れませんね。

※参考URLは、”分子量測定”で検索してみてください。

#1さんが紹介されているサイトに良い回答が返ってくるといいですね。

参考URL：http://mandala.t.u-tokyo.ac.jp/~project/DB/reports/tatepj/keisoku/H13/H13kei1.pdf

こんばんは

多少Web検索してみたのですが、
どうも光散乱法とサイズ排除クロマトグラフィー（SEC）の2つが主流のようですね。
参考URLの記事を引用すると（理論はさておき）、以下の通りです。

(1)光散乱法
　「SI単位にトレーサブルであり、低分子量から高分子量まで幅広く適応可能であるなどの長所をもっている。レーザー光源の出現により測定が幾分簡単になった。」
(2)サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）
　「操作が簡単、分子量分布についての情報も得られるなどの理由で光散乱に比べ汎用されて...続きを読む

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Q高分子の課題です。分かる方よろしくお願いします。

極限粘度とポリマー濃度のグラフにおいて、その傾きとポリマーの構造との関連性について述べよ。
という課題です。よろそくお願いします

Aベストアンサー

残念ながら模範解答のようなものは有りません。それが良い課題と言う理由です。

ポリマーの世界では50年60年前頃に見つけられた色々な関係を、説明する試みが
盛んだった時期が有りました。それが30年ほど前には一段落し、話題にならなくなりました。
その頃はポリマーとしては線状の屈曲性の分子が対象でした。

その後、分岐ポリマーや生体高分子に線状ポリマーの実験手法や解析法を適用すると
色々と面白い事が見出されました。
[η]=KM^a で a は0.5～1.0とされていたものが、0.5以下の場合も1.0以上の
場合も有ると言うのはその一例です。
そう言う観察を報告した研究者は、、それを実験に使った分子の構造や分子内または
分子間相互作用の観点から解釈し出しました。
どの程度一般化されているかは、非現役の私には判りかねます。

課題を出された先生の報文にヒントが有るかもしれません。
Hugginsの式との組合せは、そのヒントを得る単に一つの試案です。
以下はそんな議論の一例です。
http://www3.scej.org/meeting/kck2009/abst/E120.pdf

前回の答えでずぼらをしていたので、この機会に直しておきます。
相対粘度　relative viscosity ηr=η/ηo、
比粘度　specific viscosity ηsp=(η-ηo)/ηo、
です。spと２つ付けるのが嫌だっただけでした。
それからHugginsでした。

残念ながら模範解答のようなものは有りません。それが良い課題と言う理由です。

ポリマーの世界では50年60年前頃に見つけられた色々な関係を、説明する試みが
盛んだった時期が有りました。それが30年ほど前には一段落し、話題にならなくなりました。
その頃はポリマーとしては線状の屈曲性の分子が対象でした。

その後、分岐ポリマーや生体高分子に線状ポリマーの実験手法や解析法を適用すると
色々と面白い事が見出されました。
[η]=KM^a で a は0.5～1.0とされていたものが、0.5以下の場合も1.0以上の
場合も...続きを読む

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Q高分子の粘度と濃度の関係

高分子の希薄溶液を粘度測定すると、本来ならマーク－ホーウィンク－桜田の式に従って直線になるはずなのに、グラフが指数関数のようになってしまいます。
なぜか判るかた教えてください。

Aベストアンサー

なるほど，比粘性率から固有粘度を見積もったところまでは確認しました．
グラフの切片から見積もった訳ですね．
ここで問題になるのは，固有粘度は文献値と一致しているのかという問題
ですね．あなたが使用している高分子は既存物質ですか？もし既存であれば
恐らく高分子辞典に固有粘度の記載があるはずです．チェックしてください．
もう一つ問題なのは溶媒の選択はあっているのかということ．
高分子は溶媒によって構造を変えます．良溶媒すぎても，貧溶媒すぎても
ダメです．M-H-S式は剛体球近似です．
溶質が剛体球からかけ離れた構造を取る場合には適用できません．
その場合には補正項を加えた式を使うのが一般的です．

最終的に自分の処理が間違えていないということになったら，溶質の構造
を考えてください．

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Q高分子の多分散度Mw/Mnについて

Ｍｎ＝Σ（Ｍi×Ｎi）/ΣＮi

Ｍw＝Σ（Ｎi×Ｍi^2）/Σ（Ｎi×Ｍi）

であって、Mw/Mnが高分子の多分散度となりますが、
どうして、そのようになるのでしょうか？

定義であると言われれば、それまでかもしれないですが、
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

定義です。
と言ってしまえばそれまでですので、少し実情を。

まず高分子はいろんな分子量の集合体と言うことを理解しているとして話を進めます。
そのとき、その平均分子量の決定にいろいろな方法があります。
例えば膜浸透圧法や光散乱、GPCなどがあります。
そして同じ試料でもその測定法によって平均分子量が異なることが知られています。（質問にあるMnやMwのことです）
当然、MnとMwの定義式が違うので異なる平均値分子量が出るのは当然ですが、唯一MnとMwが一致する場合があります。
それは、全ての分子の分子量が同じ（分子量分布を持たない）場合で、そのときMw/Mn＝１となります。
逆に、分布が広いときはMnとMwの値は大きく異なるので、Mw/Mnの値は大きくなります。
そこで、Mw/Mnを分子量の分布を示す値として広く使われています。

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Qラジカル重合において、高分子量の重合体を得るための条件

高分子化学の分野の質問です。
ラジカル重合において、分子量の高い重合体を得るためにはどのような条件が必要でしょうか？
もしお分かりになる方がいらっしゃいましたら教えていただきたいです。お願いします。

Aベストアンサー

ラジカル重合では、生長反応速度はラジカルとモノマーが反応するのですから、モノマー濃度とラジカル濃度の積に比例します。停止反応はラジカル同士が反応する２分子停止を考えると、ラジカル濃度の2乗に比例します。
分子量を高くしたい場合は、生長速度を速くして、停止速度を遅くしなければなりません。生長反応が100回起こる間に1回の停止反応が起こってしまうよりも1回の停止反応が起こるまでに生長反応が1000回起こる方が、高分子量のポリマーが生じるはずです。
ラジカル濃度を高くすると、停止反応には2乗で効いてしまうので、生長反応も速くなりますが、停止反応の方がより速くなり、分子量は低下します。
よって、高分子量にするためにはモノマー濃度を高くして、ラジカル濃度が低い状態で重合することです。
また、ラジカル重合では、溶媒、モノマー、ポリマーへの連鎖移動反応も生じます。
連鎖移動が起こると、そこで生長が止まってしまうので、分子量は低下します。
意識的に連鎖移動剤は使っていないときには、連鎖移動反応は、生長反応や停止反応に比べ、活性化エネルギーが高いので、低い温度で重合を行うほど、生長反応が優先し、分子量は高くなります。
一方、停止反応は、一般的にポリマーラジカル同士の反応だとすると、系の粘度を高くしてやれば、運動性が低下し衝突頻度が低下します。
モノマーは一般に低分子なので、ポリマーラジカルほど運動性の低下が起こりません。
このような場合、生長反応に比べ、停止反応が阻害されるので、分子量は高くなります。これをゲル効果といいます。
また、反応形態をエマルション重合にすれば、簡単に高分子量物を得ることができます。
エマルション重合は、水層でラジカルを発生させモノマーミセルの中にラジカルが飛び込んだときに重合が開始します。次のラジカルが水層から飛び込んでこない限り、停止反応は起こりません。
界面活性剤などの不純物が混入する。生じるポリマーが球状などの制約はありますが、高分子量物を得るのには最も簡単な方法です。
リビングラジカル重合というだけで、必ずしも高分子量物が得られるとは限りません。むしろ比較的分子量の低いものを作るのに適していると思います。分子量分布の制御にはよいと思います。

ラジカル重合では、生長反応速度はラジカルとモノマーが反応するのですから、モノマー濃度とラジカル濃度の積に比例します。停止反応はラジカル同士が反応する２分子停止を考えると、ラジカル濃度の2乗に比例します。
分子量を高くしたい場合は、生長速度を速くして、停止速度を遅くしなければなりません。生長反応が100回起こる間に1回の停止反応が起こってしまうよりも1回の停止反応が起こるまでに生長反応が1000回起こる方が、高分子量のポリマーが生じるはずです。
ラジカル濃度を高くすると、停止反応には2...続きを読む

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QMark-Houwink-Sakuradaの式で

Mark-Houwink-Sakuradaの式で
[n]＝K・M^α
の定数Kとαの意味はどのようなものですか？

それぞれが固有の値ならその意味を教えてもらいたいです。

Aベストアンサー

１）Mark-Houwink-Sakuradaの式の　K と a は　実験よりえられた　定数です
２）定数は　0.5 =< a <= 1.0 に　あって、a=0.5 の場合そのポリマーはその温度、溶媒で、いわゆるポリマーの理想状態を意味し、その時の　K は ポリマー溶液理論的に非常に意味があります。
３） a が　小さい溶媒（その温度で）を貧溶媒（poor solvent) で、その逆に　a の　大きいのは　良溶媒（good solvent) で、ポリマーが溶媒中に、大きく広がった状態にあります。
4) さて　a=0.5 の時は　solvent ( theta solvent　という ) は非素ぬけの極限（non-free draining limit)
と呼ばれ、排除体積効果がなくなると考えられ、Flory-Fox 理論からの　K=Q*(<r^2>/M)^(3/2) となりTheta solvent では　ポリマーの　mean square end to end distance = < r^2> や　< s^2 > 等がえられ　ポリマー溶液の大切なインフォメーションがえられます。
５）多くの日本のポリマー化学、物理学者もその開発、発展に寄与しています。50-30 年前に。

１）Mark-Houwink-Sakuradaの式の　K と a は　実験よりえられた　定数です
２）定数は　0.5 =< a <= 1.0 に　あって、a=0.5 の場合そのポリマーはその温度、溶媒で、いわゆるポリマーの理想状態を意味し、その時の　K は ポリマー溶液理論的に非常に意味があります。
３） a が　小さい溶媒（その温度で）を貧溶媒（poor solvent) で、その逆に　a の　大きいのは　良溶媒（good solvent) で、ポリマーが溶媒中に、大きく広がった状態にあります。
4) さて　a=0.5 の時は　solvent ( theta solvent　という ) は...続きを読む

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Q粘度の単位換算について教えてください。

今接着剤の粘度について調べています。
粘度の単位でmPas, cP, cpsとありますが、cpsをmPas, cPへ変換する方法を教えてください。
もしかしてcpsとはcPasのことでしょうか？

Aベストアンサー

MKSとcgs系の記号の区別が紛らわしいのでご注意下さい。

〔MKS(m,kg,s)系の場合〕
圧力の単位：N/(m^2) =Pa（パスカル）
粘度（次元は 圧力×時間）の単位：Pa・s（パスカル秒）

〔cgs(cm,g,s)系の場合〕
圧力の単位：dyn/(cm^2)
粘度の単位：dyn・s/(cm^2) =P（ポアズ）

ここで、m=(10^2)cm、N=(10^5)dyn であることを使うと、
P = 0.1 Pa・s

したがって、
cP（センチポアズ）= 0.01 P = 0.001 Pa・s = mPa・s

cpsはセンチポアズの別表記法と思います（私としては、counts per second の方を連想してしまいますが、、）。

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Q平均分子量

平均分子量についてイマイチわかりません。高校生レベルで教えてください。

Aベストアンサー

＞以下の内容は．高等学校で教えているのでしょうか。
＞モル凝固点降下．モル沸点上昇．（気体の）分圧．浸透圧
これは高校化学で教えています。

みなさんの言うとおり、分子量×割合（分圧）で計算します。
平均分子量は見かけの分子量をあらわすので、その名のとおり、平均値です。
空気の場合は、窒素（分子量２８）が７８％、酸素（分子量３２）が２２％とするとこのとおり。
２８×０．７８　＋　３２×０．２２　＝　２８．８８（平均分子量）

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