㈠ 可以用什么方法测无机高分子的分子量
1.粘度法测相对分子量(粘均分子量Mη)
用乌式粘度计,测高分子稀释溶液的特性粘数[η],根据Mark-Houwink公式[η]=kMα,从文献或有关手册查出k、α值,计算出高分子的分子量。其中,k、α值因所用溶剂的不同及实验温度的不同而具有不同数值。
2.小角激光光散射法测重均分子量(Mw)
当入射光电磁波通过介质时,使介质中的小粒子(如高分子)中的电子产生强迫振动,从而产生二次波源向各方向发射与振荡电场(入射光电磁波)同样频率的 散射光波。这种散射波的强弱和小粒子(高分子)中的偶极子数量相关,即和该高分子的质量或摩尔质量有关。根据上述原理,使用激光光散射仪对高分子稀溶液测 定和入射光呈小角度(2℃-7℃)时的散射光强度,从而计算出稀溶液中高分子的绝对重均分子量(MW) 值。采用动态光散射的测定可以测定粒子(高分子)的流体力学半径的分布,进而计算得到高分子分子量的分布曲线。
3.体积排除色谱法(SES)(也称凝胶渗透色谱法(GPC))
当高分子溶液通过填充有特种多孔性填料的柱子时,溶液中高分子因其分子量的不同,而呈现不同大小的流体力学体积。柱子的填充料表面和内部存在着各种大 小不同的孔洞和通道,当被检测的高分子溶液随着淋洗液引入柱子后,高分子溶质即向填料内部孔洞渗透,渗透的程度和高分子体积的大小有关。大于填料孔洞直径 的高分子只能穿行于填料的颗粒之间,因此将首先被淋洗液带出柱子,而其他分子体积小于填料孔洞的高分子,则可以在填料孔洞内滞留,分子体积越小,则在填料 内可滞留的孔洞越多,因此被淋洗出来的时间越长。按此原理,用相关凝胶渗透色谱仪,可以得到聚合物中分子量分布曲线。配合不同组分高分子的质谱分析,可得 到不同组分高分子的绝对分子量。用已知分子量的高分子对上述分子量分布曲线进行分子量标定,可得到各组分的相对分子量。由于不同高分子在溶剂中的溶解温度 不同,有时需在较高温度下才能制成高分子溶液,这时GPC柱子需在较高温度下工作。
4.质谱法
质谱法是精确测定物质分子量的一种方法,质谱测定的分子量给出的是分子质量m对电荷数Z之比,即质荷比(m/Z)过去的质谱难于测定高分子的分子量, 但近20余年由于我的离子化技术的发展,使得质谱可用于测定分子量高达百万的高分子化合物。这些新的离子化1.粘度法测相对分子量(粘均分子量Mη)
用乌式粘度计,测高分子稀释溶液的特性粘数[η],根据Mark-Houwink公式[η]=kMα,从文献或有关手册查出k、α值,计算出高分子的分子量。其中,k、α值因所用溶剂的不同及实验温度的不同而具有不同数值。
2.小角激光光散射法测重均分子量(Mw)
当入射光电磁波通过介质时,使介质中的小粒子(如高分子)中的电子产生强迫振动,从而产生二次波源向各方向发射与振荡电场(入射光电磁波)同样频率的 散射光波。这种散射波的强弱和小粒子(高分子)中的偶极子数量相关,即和该高分子的质量或摩尔质量有关。根据上述原理,使用激光光散射仪对高分子稀溶液测 定和入射光呈小角度(2℃-7℃)时的散射光强度,从而计算出稀溶液中高分子的绝对重均分子量(MW) 值。采用动态光散射的测定可以测定粒子(高分子)的流体力学半径的分布,进而计算得到高分子分子量的分布曲线。
3.体积排除色谱法(SES)(也称凝胶渗透色谱法(GPC))
当高分子溶液通过填充有特种多孔性填料的柱子时,溶液中高分子因其分子量的不同,而呈现不同大小的流体力学体积。柱子的填充料表面和内部存在着各种大 小不同的孔洞和通道,当被检测的高分子溶液随着淋洗液引入柱子后,高分子溶质即向填料内部孔洞渗透,渗透的程度和高分子体积的大小有关。大于填料孔洞直径 的高分子只能穿行于填料的颗粒之间,因此将首先被淋洗液带出柱子,而其他分子体积小于填料孔洞的高分子,则可以在填料孔洞内滞留,分子体积越小,则在填料 内可滞留的孔洞越多,因此被淋洗出来的时间越长。按此原理,用相关凝胶渗透色谱仪,可以得到聚合物中分子量分布曲线。配合不同组分高分子的质谱分析,可得 到不同组分高分子的绝对分子量。用已知分子量的高分子对上述分子量分布曲线进行分子量标定,可得到各组分的相对分子量。由于不同高分子在溶剂中的溶解温度 不同,有时需在较高温度下才能制成高分子溶液,这时GPC柱子需在较高温度下工作。
4.质谱法
质谱法是精确测定物质分子量的一种方法,质谱测定的分子量给出的是分子质量m对电荷数Z之比,即质荷比(m/Z)过去的质谱难于测定高分子的分子量, 但近20余年由于我的离子化技术的发展,使得质谱可用于测定分子量高达百万的高分子化合物。这些新的离子化技术包括场解吸技术(FD),快离子或原子轰击 技术(FIB或FAB),基质辅助激光解吸技术(MALDI-TOF MS)和电喷雾离子化技术(ESI-MS)。由激光解吸电离技术和离子化飞行时间质谱相结合而构成的仪器称为“基质辅助激光解吸-离子化飞行时间质谱” (MALDI-TOF MS 激光质谱)可测量分子量分布比较窄的高分子的重均分子量(Mw)。由电喷雾电离技术和离子阱质谱相结合而构成的仪器称为“电喷雾离子阱质谱”(ESI- ITMS 电喷雾质谱)。可测量高分子的重均分子量(Mw)。
5.其他方法
测定高分子分子量的其他方法还有:端基测定法,沸点升高法,冰点降低法,膜渗透压法,蒸汽压渗透法,小角X-光散射法,小角中子散射法,超速离心沉降法等。
㈡ 总结一下测定分子量的大小,哪些是绝对方法哪些是间接方法其优缺点如何
聚合物平均分子量为平均聚合度与聚合单元分子量的乘积。
测定聚合物分子量的方法很多,例如:化学方法—端基分析法;热力学方法—沸点升高法、冰点降低法、蒸汽压下降法、渗透压法;光学方法—光散射法;动力学方法—粘度法;超速离心沉淀及扩散法;其他方法—电子显微镜及凝胶渗透色谱法。
测定数均分子量的方法有冰点下降法、沸点升高法、蒸气压下降法、渗透压法以及端基分析法等。 重均分子量的测定方法有光散射法、超速离心沉降速度法以及凝胶色谱法等。 粘均分子量通常用粘度法测得。
各种方法都有各自优缺点和适用的分子量范围,各种方法得到的分子量的统计平均值也不相同,如下表所示。
不同平均分子量测定方法及其适用范围 平均分子量 方法 类型 分子量范围(g/mol) Mn
㈢ 很多基本粒子的质量是怎么测量的比如质子、中子、电子、中微子等等,它们的质量是怎么测量的
早期的原子量测定 用 天然 氧元素 的原子量 等于 16 作为标准。1929年,发现天然氧元素是由 16O 17O 18O 三种同位素组成,并且 16O 的不纯度很高。1960-61年,国际物理学会和化学学会采纳了德国 质谱学家 马陶赫 的建议,选择 12C 作为原子量测定的新标准。认为 12C 具有12.000个原子质量单位,原子量为12。
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原子量的早期测定方法,我不知道。但是现代的测定方法主要有以下几种:
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1) 利用核反应 的能量平衡求取
在一个核反应中,反应前后能量守恒,能量和质量之间有着爱因斯坦关系。如果反应前后的某些粒子的质量或能量已知,那么就可以根据 守恒原理 求出 某1个 未知粒子的质量。例如 不带电的中子的质量 通常就是这样求得的。
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2)利用原子发射光谱中的超精细结构测定
原子可以发射光谱,光谱对于原子 就如同 指纹对于人。每种原子都有自己的特征光谱。光谱记录呈现若干个独立的 峰。用高分辨能力的 光谱仪器观察这些峰,会发现 所谓的 峰 并非单峰,而是若干个波长很近的 峰叠加在一起而成。这若干个小峰称为光谱的超精细结构。小峰与小峰之间的波长差 决定于原子的质量。通过对小峰之间的波长差的测量,可以推算出 原子的质量。
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3)利用分子转动光谱中的同位素位移。
这种方法的原理与 2)很相似,不再具体描述。
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4)质谱法
这是当代最为流行、测量精度最高的原子量测定方法。测量精度可达 10的 -18 克。在这种方法中,利用“质谱仪”(mass spectrometer) 测量微观粒子的质量。其中的 “质”就是质量的意思。
世界上第一台质谱仪诞生于1919年。目前已经有多种不同类型的质谱仪,例如:单聚焦、双聚焦、串行、四极、飞行时间、加速器 等类型。
质谱仪的工作原理中,主要是通过对微观带电粒子在电磁场中的运动规律的测量来得到微观粒子的质量。带电粒子在电场中 受到库仑力,在磁场中受到洛仑兹力。由于力的作用,微观粒子会具有加速度,以及与加速度对应的运动轨迹。微观粒子质量不同时,加速度以及运动轨迹就会不同。通过对微观粒子运动情况的研究,可以测定微观粒子的质量。
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碳原子是中性粒子,不带电,不会在电磁场中受到作用。但是在自然界中存在着大量种类的碳氢化合物,可以通过一定的技术手段让碳以离子形式被注入到电磁场中。这样就可以测定碳离子、或者碳氢集团离子等的质量。同时它们的电荷也很容易测定,每个电子的质量也很容易测定。这样,就可以推出碳原子的质量。
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关于 阿伏加德罗常数的测定:
主要有:气体动力学法、密立根油滴实验法、布朗运动法、布拉格X射线衍射法等。这些方法都涉及很专业的知识。不再详述。