Berat Molekul

 Berat Molekul

2.4  Berat Molekular Dan Distribusi Berat Molekular

            Berat molekular polimer merupakan salah satu sifat yang khas bagi polimer yang penting untuk ditentukan. Berat molekular (BM) polimer  merupakan harga rata-rata dan jenisnya beragam yang akan dijelaskan kemudian. Dengan mengetahui BM kita dapat memetik beberapa manfaat.

2.4.1 Manfaat berat molekular rata-rata polimer

• Menentukan aplikasi polimer tersebut
• Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer
• Studi kinetika reaksi polimerisasi
• Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk

2.4.2  Sifat dan konsep Berat Molekular polimer

            Hal yang membedakan polimer dengan spesies berat molekul rendah adalah adanya distribusi panjang rantai dan untuk itu derajat polimerisasi dan berat molekular dalam semua polimer yang diketahui juga terdistribusi (kecuali beberapa makromolekul biologis). Distribusi ini dapat digambarkan dengan Mem”plot” berat polimer (BM diberikan) lawan BM, seperti terlihat pada gambar 1.1.

            Panjang rantai polimer ditentukan oleh jumlah unit ulangan dalam rantai, yang disebut derajat polimerisasi (DP_n). Berat molekular polimer adalah hasil kali berat molekul unit ulangan dan DP_n.

                M_n =  berat molekul rata-rata polimer

            M₀ = berat molekul unit ulangan ( sama dengan berat molekul monomer)

            DP = derajat polimerisasi

Contoh : polimer poli(vinil klorida), PVC memiliki DP = 1000 maka berat molekulnya (M_n) adalah 

                        M_n = DP x M₀                         M₀ (– CH₂CHCl - ) =  63,    DP  =  1000

M_n =  63 x 1000

      =  63000.

                                                               Rata-rata jumlah, 

            Jumlah                                                 Rata-rata berat,

polimer

Berat  molekular

Gambar 2.1 Distribusi berat molekular dari suatu jenis polimer

            Karena adanya distribusi dalam sampel polimer, pengukuran eksperimental berat molekular dapat memberikan hanya harga rata-rata. Beberapa rata-rata yang berlainan adalah penting. Untuk contoh, beberapa metoda pengukuran berat molekular perlu perhitungan jumlah molekul dalam massa material yang diketahui. Melalui pengetahuan bilangan Avogadro, informasi ini membimbing ke berat molekul rata-rata jumlah  sampel. Untuk polimer sejenis, rata-rata jumlah terletak dekat puncak kurva distribusi berat atau berat molekul paling boleh jadi (the most probable molecular weight). Jika  sampel mengandung N_i molekul jenis ke i, untuk jumlah total molekul  dan setiap jenis molekul ke i memiliki massa m_i, maka massa total semua molekul adalah . Massa molekular rata-rata jumlah adalah

                                                                            (1-1)

dan perkalian dengan bilangan bilangan Avogadro memberikan berat molekul rata-rata jumlah (berat mol) :

                                                       (1-2)

                Berat molekular rata-rata jumlah dari polimer komersial biasanya terletak dalam kisaran 10000 – 100000. Setelah berat molekular rata-rata jumlah , berat molekular rata-rata berat  . Besaran ini didefinisikan sebagai berikut

                                                     (1-3)

Seharusnya dicatat bahwa setiap molekul menyumbang kepada  yang sebanding dengan kuadrat massanya. Besaran yang sebanding dengan pangkat pertama dari M mengukur hanya konsentrasi dan bukan berat molekularnya. Dalam istilah konsentrasi c_i = N_i M_i dan fraksi berat w_i = c_i/c, dimana  ,

                                                 (1-4)

Karena molekul yang lebih berat menyumbang lebih besar kepada daripada yang ringan,  selalu lebih besar daripada , kecuali untuk polimer monodispers hipotetik. Harga  terpengaruh sekali oleh adanya spesies berat molekul tinggi, sedangkan dipengaruhi oleh spesies pada ujung rendah dari kurva distribusi BM .

            Besaran indeks dispersitas,  adalah ukuran yang bermanfaat dari lebarnya kurva distribusi berat molekular dan merupakan parameter yang sering digunakan untuk menggambarkan situasi (lebar kurva distribusi) ini. Kisaran harga  dalam polimer sintetik sungguh besar, sebagaimana diilustrasikan dalam tabel  1.5.

Tabel 2.6 Kisaran indeks polidispersitas (I) berbagai macam polimer

Polimer	Kisaran I
Polimer monodispers hipotetik Polimer “living” monodispers nyata Polimer adisi, terminasi secara coupling Polimer adisi, terminasi secara disproporsionasi, atau polimer kondensasi Polimer vinil konversi tinggi Polimer yang dibuat dengan autoakselerasi Polimer adisi yang dibuat melalui polimerisasi koordinasi Polimer bercabang	1,00 1,01 – 1,05 1,5 2,0 2 – 5 5 – 10 8 – 30 20 - 50

Pada umumnya berlaku hal berikut :

• 
• Bila distribusinya sempit maka 
• Bila distribusinya lebar maka  
• Indeks dispersitas (I)

2.4.3  Penentuan Berat molekular rata-rata

            Berat molekular polimer dapat ditentukan dengan berbagai metoda. Metoda ini dapat disebutkan sebagai berikut :

q  Analisis gugus fungsional secara fisik atau kimia

q  Pengukuran sifat koligatif

q  Hamburan cahaya

q  Ultrasentrifugasi

q  Pengukuran viskositas larutan encer

q  Gel Permeation chromatography