بس‌پراکندگی
بس‌پراکندگی[۱] (انگلیسی: Dispersity) در شیمی، سنجه‌ای برای ناهمگنی اندازه مولکول‌ها یا ذرات در یک مخلوط است. مجموعه‌ای از اجسام در صورتی یکنواخت یا ناپراکنده[۲] نامیده می‌شود که آن اجسام اندازه، شکل یا جرم یکسانی داشته باشند. نمونه‌ای از اجسام که توزیع اندازه، شکل و جرم ناهمسانی دارند نایکنواخت یا بس‌پراکنده[۳] نامیده می‌شود.
این اجسام می‌توانند به هر شکلی از پراکنش شیمیایی باشند، مانند ذرات در یک کلوئید، قطرات در یک ابر،[۴] بلورها در یک سنگ،[۵] یا درشت‌مولکول‌های بسپاری (پلیمری) در یک محلول یا توده جامد بسپاری.[۶] بسپارها را می‌توان با توزیع جرم مولکولی توصیف کرد؛ جمعیتی از ذرات را می‌توان با توزیع اندازه، سطح و/یا جرم توصیف کرد؛ و لایه‌های نازک را می‌توان با توزیع ضخامت لایه توصیف کرد.
اصطلاح‌شناسی
آیوپاک (IUPAC) کاربرد اصطلاح شاخص بس‌پراکندگی[۷] را منسوخ اعلام کرده و آن را با اصطلاح بس‌پراکندگی جایگزین کرده است که با نماد Đ (که D-stroke خوانده می‌شود) نشان داده می‌شود و می‌تواند به جرم مولکولی یا درجه بسپارش اشاره داشته باشد.[۸] آیوپاک همچنین اصطلاحات ناپراکنده (که آن را خوداُفتاده/متناقض می‌داند) و بس‌پراکنده (که آن را زائد می‌داند) را منسوخ کرده و در عوض اصطلاحات «یکنواخت» و «ناهمگن» را ترجیح می‌دهد. با این حال، اصطلاحات تک‌پراکنده و بس‌پراکنده هنوز هم برای توصیف ذرات در یک هواپخش به کار می‌روند.[۸]
بسپارهای یکنواخت
یک بسپار یکنواخت (که غالباً بسپار ناپراکنده یا تک‌پراکنده نامیده می‌شود) از مولکول‌هایی با جرم یکسان تشکیل شده است.[۹] تقریباً همه بسپارهای طبیعی یکنواخت‌اند.[۱۰] زنجیره‌های بسپاری مصنوعیِ نزدیک به یکنواخت را می‌توان با فرایندهایی مانند بسپارش آنیونی ساخت، روشی که در آن از یک کاتالیزگر آنیونی برای تولید زنجیره‌هایی با طول مشابه استفاده می‌شود. این فن با نام «بسپارش زنده» نیز شناخته می‌شود و به‌طور تجاری برای تولید بسپارهای ناهمگن بلوکی به کار می‌رود. مجموعه‌های یکنواخت را همچنین می‌توان به‌آسانی از طریق سنتز الگومبنا، روشی رایج در فناوری نانو، ایجاد کرد.
بسپارهای بس‌پراکنده
یک ماده بسپاری در صورتی «بس‌پراکنده» یا «ناهمگن» نامیده می‌شود که طول زنجیره‌های آن در بازه گسترده‌ای از جرم‌های مولکولی تغییر کند؛ این ویژگی مشخصه بسپارهای ساخته‌دست بشر است.[۱۱] ماده آلی طبیعی حاصل از تجزیه گیاهان و بقایای چوب در خاک (مواد گیاخاکی) نیز ویژگی بس‌پراکندگی آشکاری دارد؛ اسیدهای هیومیک و اسیدهای فولویک، مواد پلی الکترولیت طبیعی با جرم مولکولی به‌ترتیب بالاتر و پایین‌تر، نمونه‌هایی از این دست‌اند.
بس‌پراکندگی به‌عنوان سنجه
بس‌پراکندگی (Đ)، که با نام شاخص بس‌پراکندگی (PDI) یا شاخص نایکنواختی یا ناهمگنی نیز شناخته می‌شود، سنجه‌ای برای توزیع جرم مولکولی در یک نمونه معین از بسپار است. این کمیت از نسبت میانگین‌جرمیِ وزنی جرم مولکولی به میانگین‌جرمیِ عددیِ جرم مولکولی به‌دست می‌آید. میانگین‌جرمی وزنی به مولکول‌های دارای جرم مولکولی پایین حساس‌تر است، در حالی که میانگین‌جرمی عددی به مولکول‌های دارای جرم مولکولی بالا حساس‌تر است. بس‌پراکندگی نشان‌دهنده توزیع جرم‌های مولکولی منفرد در یک دسته از بسپارها است. مقدار Đ همواره برابر یا بزرگ‌تر از یک است، اما هرچه زنجیره‌های بسپاری به طول یکنواخت نزدیک‌تر شوند، Đ به یک نزدیک‌تر می‌شود.[۱۲] برای برخی بسپارهای طبیعی، مقدار Đ تقریباً برابر با یک در نظر گرفته می‌شود.
بس‌پراکندگی و مکانیسم بسپارش
مقادیر رایج بس‌پراکندگی بر پایه مکانیسم بسپارش تغییر می‌کند و می‌تواند تحت تأثیر شرایط گوناگون واکنش قرار گیرد. در بسپارهای مصنوعی، این مقدار می‌تواند به‌واسطه نسبت واکنش‌دهنده‌ها، میزان نزدیکی واکنش بسپارش به تکمیل‌شدن، و عوامل دیگر به‌شدت تغییر کند. برای بسپارش افزایشی معمول، Đ می‌تواند در بازه تقریبی ۵ تا ۲۰ باشد. برای بسپارش پلکانی معمول، محتمل‌ترین مقادیر Đ حدود ۲ است — معادله کاروترز مقدار Đ را به ۲ و کمتر محدود می‌کند.
بسپارش زنده، حالتی ویژه از بسپارش افزایشی، به مقادیری بسیار نزدیک به ۱ می‌انجامد. این وضعیت در بسپارهای زیستی نیز صادق است، جایی که بس‌پراکندگی می‌تواند بسیار نزدیک یا برابر با ۱ باشد که نشان‌دهنده حضور تنها یک طول از بسپار است.
تأثیر نوع رآکتور
نوع راکتوری که واکنش‌های بسپارش در آن رخ می‌دهد نیز می‌تواند بر بس‌پراکندگی بسپار حاصل اثر بگذارد.[۱۳] در راکتورهای ناپیوسته (batch) و راکتورهای جریان دودکشی (PFR)، بس‌پراکندگی برای مکانیسم‌های گوناگون بسپارش یکسان است، زیرا این دو نوع راکتور در عمل رفتار مشابهی از نظر زمان واکنش دارند. در مقابل، راکتورهای پیوسته با اختلاط کامل (CSTR) دارای توزیع زمان اقامتی هستند که می‌تواند بس‌پراکندگی بسپار نهایی را نسبت به راکتورهای ناپیوسته یا PFR تغییر دهد. برای نمونه، بسپارش رادیکالی آزاد معمولاً بس‌پراکندگی بین ۱٫۵ تا ۲٫۰ دارد که تقریباً مستقل از نوع راکتور است، در حالی که بسپارش آنیونی در راکتورهای ناپیوسته یا PFR می‌تواند به بسپاری تقریباً یکنواخت برسد اما در CSTR بس‌پراکندگی آن به حدود ۲ می‌رسد. بسپارش پلکانی بیش از همه مکانیسم‌ها تحت تأثیر نوع راکتور قرار می‌گیرد و اجرای آن در CSTR می‌تواند به بس‌پراکندگی‌های بسیار بزرگ‌تری بینجامد.[۱۳]
روش‌های اندازه‌گیری
بس‌پراکندگی را می‌توان با روش‌هایی مانند کروماتوگرافی ژل‌تراوشی (که کروماتوگرافی اندازه‌ای نیز نامیده می‌شود)، سنجش‌های پراکندگی نور مانند پراکندگی نور پویا، و اندازه‌گیری مستقیم با طیف‌سنجی جرمی -با استفاده از واجذب-یونش لیزری به کمک ماتریس (MALDI) یا یونش الکتروافشانه همراه با طیف‌سنجی جرمی پیاپی (ESI-MS/MS)- سنجید.
جستارهای وابسته
- پلی الکترولیت – بسپارهایی که واحدهای تکرارشونده آن‌ها گروه الکترولیتی دارند
منابع
- ↑ «بس‌پراکندگی» [شیمی] هم‌ارزِ «polydispersity» مترادفِ: «شاخص بس‌پراکندگی» هم‌ارزِ واژهٔ بیگانه‌ای دیگر (polydispersity index, polymolecularity index)؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر هفتم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۹۴-۸ (ذیل سرواژهٔ بس‌پراکندگی)
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده) - ↑ «ناپراکنده» [شیمی] هم‌ارزِ «monodisperse»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر هفتم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۹۴-۸ (ذیل سرواژهٔ ناپراکنده)
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده) - ↑ «بس‌پراکنده» [شیمی] هم‌ارزِ «polydisperse»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر هفتم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۹۴-۸ (ذیل سرواژهٔ بس‌پراکنده)
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده) - ↑ Martins، J. A.؛ Silva Dias، M. A. F. (۲۰۰۹). «The impact of smoke from forest fires on the spectral dispersion of cloud droplet size distributions in the Amazonian region». Environmental Research Letters. ۴ (۱): ۰۱۵۰۰۲. doi:10.1088/1748-9326/4/1/015002.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده) نگهداری یادکرد:شماره مقاله به‌جای شماره صفحه (رده) - ↑ Higgins، Michael D. (۲۰۰۰). «Measurement of crystal size distributions». American Mineralogist. ۸۵ (۹): ۱۱۰۵–۱۱۱۶. doi:10.2138/am-2000-8-901.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده) - ↑ Okita، K.؛ Teramoto، A.؛ Kawahara، K.؛ Fujita، H. (۱۹۶۸). «Light scattering and refractometry of a monodisperse polymer in binary mixed solvents». The Journal of Physical Chemistry. ۷۲: ۲۷۸–۲۸۵. doi:10.1021/j100847a053.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده) - ↑ «شاخص بس‌پراکندگی» [شیمی] هم‌ارزِ «polydispersity index, polymolecularity index»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر هفتم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۹۴-۸ (ذیل سرواژهٔ شاخص بس‌پراکندگی)
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده) - 1 2 Stepto، R. F. T.؛ Gilbert، R. G.؛ Hess، M.؛ Jenkins، A. D.؛ Jones، R. G.؛ Kratochvíl، P. (۲۰۰۹). «Dispersity in Polymer Science». Pure and Applied Chemistry. ۸۱ (۲): ۳۵۱–۳۵۳. doi:10.1351/PAC-REC-08-05-02.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده) - ↑ «monodisperse polymer (See: uniform polymer)». IUPAC Gold Book. International Union of Pure and Applied Chemistry. doi:10.1351/goldbook.M04012. دریافت‌شده در ۲۵ ژانویه ۲۰۱۲.
{{cite web}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده) - ↑ Brown، William H.؛ Foote، Christopher S.؛ Iverson، Brent L.؛ Anslyn، Eric V. (۲۰۱۲). Organic chemistry (ویراست ۶). Cengage Learning. ص. ۱۱۶۱. شابک ۹۷۸-۰-۸۴۰۰-۵۴۹۸-۲.
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده) - ↑ «Definition of polydisperse - Chemistry Dictionary». Chemicool.
- ↑ Atkins، Peter؛ De Paula، Julio (۲۰۱۰). Atkins' Physical Chemistry (ویراست ۹). Oxford University Press. شابک ۹۷۸-۰-۱۹-۹۵۴۳۳۷-۳.
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده) - 1 2 Dotson، Neil A.؛ Galván، Rafael؛ Laurence، Robert L.؛ Tirrell، Matthew (۱۹۹۶). Polymerization Process Modeling. VCH Publishers, Inc. صص. ۲۶۰–۲۷۹. شابک ۱-۵۶۰۸۱-۶۹۳-۷.
{{cite book}}: نگهداری یادکرد:تاریخ به‌طور خودکار ترجمه‌شده (رده)
واژهشناسی هواپخش | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| انواع هواپخش | |||||||
| واژگان هواپخش |
| ||||||
| اندازه‌گیری هواپخش |
| ||||||
| |||||||
- هواپخش
- شیمی بسپار
- شیمی کلوئید
- کلوئید
- کوپلیمرها