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Polymeranalytik

Übersichtsseite mit einer empfohlenen Reihenfolge der Lerneinheiten des Themengebietes "Polymeranalytik" für das Studium der Makromolekularen Chemie.

Polymeranalytik Level 230 min.

Die Besonderheiten der Polymeranalytik im Vergleich zur Analytik kleiner Moleküle wird herausgestellt. Neben der Detektion bestimmter funktioneller Gruppen kommt auf verschiedenen Ebenen die strukturelle Anordnung innerhalb eines Moleküls ins Spiel: Außer der Monomersequenz spielen auch noch Taktizität und übergeordnete Strukturmerkmale eine Rolle. Auch die Molmasse ist nicht einheitlich, sondern unterliegt, je nach Synthesemethode, einer bestimmten Verteilungsfunktion.

Stoffliche Charakterisierung I: IR- und UV-Spektroskopie Level 240 min.

Eine kurze Einführung zu spektroskopischen Methoden allgemein leitet zu den hier vorgestellten Verfahren IR- und UV-Spektroskopie über. Die IR-Spektroskopie wird zur Detektion chemischer Gruppen, aber auch zur quantitativen Analyse von Makromolekülen eingesetzt. Die UV-Spektroskopie dient meist als Detektionsmethode bei anderen Analysenverfahren, z.B. bei der Ultrazentrifugation.

Stoffliche Charakterisierung II: NMR und andere Methoden Level 230 min.

Die Anwendungen der NMR-Spektroskopie zur Analytik von Polymeren und deren Monomerbausteinen wird beschrieben.

Stoffliche Charakterisierung III: Raman-Spektroskopie Level 220 min.

Die Grundlagen der Raman-Spektroskopie werden skizziert und ihre Anwendung in der Polymeranalytik gezeigt.

Polymerisationsgrad Level 220 min.

In dieser Lerneinheit werden die Begriffe Polymerisationsgrad, Polydispersitätsindex, kumulativer Polymerisationsgrad sowie Kopplungsgrad definiert. Faktoren, die den Polymerisationsgrad beeinflussen, werden erläutert.

Molmassenverteilung Level 245 min.

Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit Molmassen und Molmassenverteilungen. Es werden wichtige Größen von Verteilungsfunktionen vorgestellt. Die Verteilungsfunktionen, die in der Polymerchemie von Bedeutung sind, werden genannt. Dabei wird auf die Poisson-Verteilung und die Schulz-Flory-Verteilung näher eingegangen. Die Verteilungsfunktionen für die 3 Fälle (1) Kettenabbruch durch Disproportionierung/Kettenübertragung, (2) Kettenabbruch durch Kombination und (3) Polykondensation werden hergeleitet. Die Abhängigkeit der Molmassenverteilung vom Umsatz wird diskutiert.

Einführung in die Molmassenbestimmung von Polymeren Level 220 min.

Die verschiedenen Methoden zur Molmassenbestimmung von Polymeren werden in einer Übersicht vorgestellt und charakterisiert. Zahlen- und Gewichtsmittel der Molmasse werden verglichen.

Endgruppenbestimmung Level 220 min.

Die Möglichkeiten und Einsatzbereiche der Endgruppenanalyse zur Molmassenbestimmung werden aufgezeigt. Besonders wichtig ist hier der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Endgruppen pro Molekül und dem Verlauf der Polymerisationsreaktion. Es werden verschiedene Methoden zur Endgruppenbestimmung vorgestellt.

Osmometrie Level 240 min.

Die physikalischen und chemischen Grundlagen der Osmose werden erklärt. Aufbau, Einsatzbereich, Durchführung der Messung und Auswertung von Membranosmometrie und Dampfdruckosmometrie werden beschrieben.

Viskosimetrie Level 220 min.

Die theoretischen Grundlagen der Bestimmung der Molmassen von Polymeren aus der Viskosität von Polymerlösungen werden vermittelt. Dabei wird die Beziehung zwischen Grenzviskositätszahl und Molmasse durch die Mark-Houwink-Gleichung hergestellt. Die Auswertung der Messungen wird beschrieben.

Viskosimeter Level 240 min.

Je länger eine Polymerisationsreaktion dauert, desto viskoser wird die Reaktionsmischung. Dies führt zu einer Reihe von Problemen. Daher muss die Viskosität einer Reaktionsmischung überprüft werden. Zudem können über die Viskosität die Polymere hinsichtlich Qualität, Optimierung und Neuentwicklung geprüft werden. Die Lerneinheit gibt einen Überblick über die verschiedenen Methoden der Viskositätbestimmung.

Lichtstreuungsmessung zur Molmassenbestimmung Level 240 min.

Nach Erläuterung der Prinzipien der Lichtstreuungsmessungen an großen und kleinen Molekülen werden Durchführung und Auswertung der Messung beschrieben. Es wird gezeigt, dass man für kleine Moleküle nur Aussagen über die Molmasse, bei großen aus der Winkelabhängigkeit der Streulichtintensität auch über die Geometrie erhalten kann.

Analytische Ultrazentrifuge Level 240 min.

Der Aufbau einer Ultrazentrifuge wird beschrieben. Dabei wird besonders auf die Sektorform der Messzelle eingegangen. Die theoretischen Grundlagen der Sedimentationsmessungen werden erläutert. Die Durchführung der Messungen von Sedimentationsgeschwindigkeit und Sedimentationsgleichgewicht werden dargestellt sowie deren Auswertung demonstriert.

Gelpermeationschromatographie Level 220 min.

Die Molmassenbestimmung mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie wird dargestellt.

MALDI-TOF-MS Level 235 min.

Das Prinzip der matrixunterstützten Laser-Desorptions-Ionisation in Verbindung mit der Flugzeitmassenspektrometrie wird dargestellt und der Aufbau eines entsprechenden Gerätes gezeigt. Die Durchführung der Messung wird anhand eines virtuellen MALDI-TOF-Massenspektrometers illustriert.

Tutorial

Charakterisierung von Polymeren

Die verschiedenen Möglichkeiten der Charakterisierung von Polymeren werden vorgestellt. Die stoffliche Charakterisierung erfolgt durch spektroskopische Methoden. Der Polymerisationsgrad und die Formen der Polymerisationsgrad-Verteilung werden erläutert. Dadurch wird die Molmasse und die Molmassenverteilung der Polymere beeinflusst. Verschiedene Methoden der Molmassenbestimmung werden vorgestellt.