„Gęstości i właściwości wolumetryczne roztworów polistyrenu w orto-dichlorobenzenie i dekalinie.” autor: Przemysław Oberbek Praca magisterska wykonywana w Pracowni Radiochemii Kierownik pracy: prof. dr hab. Jerzy Szydłowski Opiekun pracy: dr Małgorzata Jelińska-Kazimierczuk CEL PRACY: Wyznaczenie temperaturowych zależności gęstości roztworów polistyrenu (o masie molowej 1,3∙104g/mol i wskaźniku polidyspersyjności Mw/Mn1,06) w dwóch różnych rozpuszczalnikach w celu wyliczenia wielkości wolumetrycznych, takich jak: średnie objętości molowe, objętości nadmiarowe oraz cząstkowe objętości molowe. Zestawienie otrzymanych wartości pozwoli na porównanie oddziaływań występujących w badanych roztworach polistyrenu. ROZPUSZCZANIE POLIMERÓW: Polimery rozpuszczają się w cieczach o małej masie cząsteczkowej, gdzie przyjmują kształt tzw. kłębka statystycznego – sfery wypełnionej pozwijanym łańcuchem polimeru. Proces ten dzieli się na dwa etapy: w pierwszym – cząsteczki rozpuszczalnika w wyniku dyfuzji przenikają w głąb kłębuszka polimeru powodując jego pęcznienie, co prowadzi do powstania żelu. Polimer, mimo zwiększenia objętości, zachowuje swój kształt. W drugim etapie solwatowane cząsteczki polimeru rozsuwają się od siebie, następuje ekspansja kłębuszków polimeru – żel ulega rozpadowi. Rozpuszczalność polimerów zależy głównie od: temperatury, stężenia roztworu, ciśnienia, masy cząsteczkowej, polidyspersyjności polimeru i rodzaju rozpuszczalnika. Dla polimerów wyróżnia się trzy rodzaje rozpuszczalników: Dobre – charakteryzują się rozpuszczalnością w szerokim zakresie stężeń i temperatur. Należą do nich benzen i jego pochodne (jak o-dichlorobenzen), CCl4 czy THF. Rozpuszczalniki  – posiadają górną i dolną krytyczną temperaturę rozpuszczania. Pomiędzy tymi temperaturami, niezależnie od składu roztworu i masy rozpuszczonego polimeru, zawsze otrzymuje się roztwór homogeniczny. Z termodynamicznego punktu widzenia cząsteczki w punkcie  znajdują się w stanie niezaburzonym – nie zachodzi ani ekspansja, ani kontrakcja kłębuszków polimerowych (wszystkie oddziaływania w roztworze kompensują się). Przykładami rozpuszczalników  dla polistyrenu są: dekalina, cykloheksan czy cyklopentan. Złe rozpuszczalniki posiadają punkt hiperkrytyczny, w którym stykają się: górna i dolna temperatura krytyczna rozpuszczania (dla danej masy molowej polimeru). Należą do nich np. aceton, heksan czy eter dietylowy. Od jakości rozpuszczalnika zależy wielkość kłębuszka polimerowego – największe rozmiary przyjmują makrocząsteczki w dobrych rozpuszczalnikach, a najmniejsze - w złych. ZALEŻNOŚĆ OBJĘTOŚCI MOLOWEJ ROZTWORÓW OD UŁAMKA MOLOWEGO POLISTYRENU WSTĘP: Polimery są makrocząsteczkami - związkami o dużej masie cząsteczkowej, zbudowanymi z wielu powtarzających się fragmentów – merów. Znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle. Jednym z najczęściej stosowanych polimerów jest polistyren [-CH2CH(C6H5)-]n - łatwoformowalny, termoplastyczny, dający się łatwo barwić, stosowany do wyrobu przedmiotów gospodarstwa domowego, zabawek czy opakowań - powszechnie znany pod nazwą styropianu. Przedmiotem pracy są badania roztworów polistyrenu w: orto-dichlorobenzenie, będącym dobrym rozpuszczalnikiem dla polistyrenu oraz w słabszym rozpuszczalniku - mieszaninie cis/trans-dekalin, będącej tzw. rozpuszczalnikiem  dla badanego polimeru. Do badań wykorzystano polistyren ataktyczny o masie molowej 1,3∙104 g/mol i wskaźniku polidyspersyjności MW/Mn  1,06. Bardzo ciekawych informacji dostarcza analiza funkcji nadmiarowych roztworów (są to różnice pomiędzy obserwowanymi termodynamicznymi funkcjami mieszania a ich odpowiednikami dla roztworów idealnych), dzięki którym można opisać odstępstwa od stanu idealnego. Pozwalają na analizę zmiany charakteru oddziaływań międzycząsteczkowych zachodzących w roztworach. Ujemne odchylenia molowej objętości roztworu od addytywności są oznaką różnic między wielkościami cząsteczek. Oddziaływania międzycząsteczkowe mogą powodować ujemne bądź dodatnie odchylenia od addytywności . Pomiary gęstości pozwalają na obliczenie wartości średnich objętości molowych, objętości nadmiarowych oraz objętości cząstkowych polistyrenu i jego rozpuszczalników w tych roztworach. OTRZYMANE WYNIKI: Otrzymano szereg gęstości badanych układów - polistyrenu rozpuszczonego w: o-dichlorobenzenie i mieszaninie cis/trans-dekalin - w zależności od temperatury i ich składu. Wyniki przedstawiono na wykresach. Z otrzymanych gęstości obliczono molowe objętości tych roztworów. Posłużą one do dalszej analizy roztworów. W PLANACH: wyliczenie objętości cząstkowych i wielkości nadmiarowych potrzebnych do dalszej analizy zachowania polistyrenu w badanych układach, przeprowadzenie pomiarów dla roztworów o bardzo dużym stężeniu, analiza otrzymanych wyników i wyciagnięcie wniosków na temat oddziaływania polistyrenu w roztworach ZALEŻNOŚĆ GĘSTOŚCI ROZTWORÓW OD STĘŻENIA POLISTYRENU METODA POMIAROWA: Gęstości roztworów zmierzono w gęstościomierzu wibracyjnym. Do znajdującej się w nim termostatowanej u-rurki o małej średnicy wprowadzana jest substancja badana. Przymocowany na końcu rurki magnes o dużej mocy pola jest pobudzany do drgań przez zmienne pole magnetyczne - zakłócające pole stałego magnesu. Po ustaleniu danej temperatury z miernika odczytywane są wartości: temperatury i okresów drgań, które później przeliczane są na gęstości (kalibracja wobec dwóch wzorców o znanych gęstościach). Pomiary wykonano w zakresie temperatur od 20 do 36oC. tło i plik graficzny pochodzą z Internetu