21.4 : Polimeri: distribuzione del peso molecolare

Per ogni polimero, il peso molecolare medio ponderale (M_w) è superiore, se non uguale, al peso molecolare medio numerico (M_n). L'unica situazione in cui il peso molecolare medio ponderale e il peso molecolare medio numerico sono uguali è quando un polimero è costituito solo da catene con uguale peso molecolare. Tuttavia, ciò non accade mai in un polimero sintetico, poiché è difficile controllare il processo di polimerizzazione fino al livello molecolare con una precisione del 100%.

Pertanto, il rapporto tra M_w e M_n, chiamato indice di polidispersità (PDI) o dispersità (Đ_M), viene utilizzato per classificare i polimeri in base alla distribuzione del peso molecolare.

Poiché il peso molecolare medio ponderale è uguale o maggiore del peso molecolare medio numerico, il valore della PDI è sempre uguale o superiore a uno. Quando il PDI è uno, il polimero è detto monodisperso (uniforme) perché tutte le singole catene polimeriche hanno lo stesso peso molecolare. I polimeri naturali come il DNA sono esempi di polimeri monodispersi.

Tutti i polimeri sintetici sono polidispersi (non uniformi). Dato che le singole catene di polimeri sintetici hanno pesi molecolari diversi, il PDI è sempre maggiore di uno. Il PDI aumenta all'aumentare della distribuzione del peso molecolare nel polimero. Un valore più vicino ad uno indica una distribuzione ristretta dei pesi molecolari. La polimerizzazione in condizioni di reazione controllate è necessaria per ottenere un polimero con distribuzione del peso ristretta. Una polimerizzazione incontrollata porta a catene polimeriche con pesi molecolari ampiamente variabili e, di conseguenza, un PDI molto superiore a uno.