Osmometria

Osmometria jest wykorzystywana do oznaczania liczbowo średniej masy cząsteczkowej \( \overline{M_n} \).
Wykorzystywane są dwie techniki pomiarowe: osmometria parowa oraz pomiar ciśnienia osmotycznego.
Zjawisko osmozy zostało opisane w e-podręczniki "Chemia ogólna" (zob. Zjawisko osmozy ).

Osmometria parowa

Zgodnie z prawem Raoulta prężność pary nasyconej nad roztworem jest mniejsza od prężności pary nasyconej nad rozpuszczalnikiem. Teoretycznie z różnicy tych ciśnień można obliczyć ułamek molowy substancji rozpuszczonej, a z niego – masę molową. W praktyce różnica prężności jest tak mała, że trudno ją zmierzyć. Znacznie łatwiej zmierzyć różnicę temperatury przy pomocy termistorów – bardzo dokładnych mierników temperatury. Na dwóch termistorach umieszcza się kolejno krople rozpuszczalnika oraz kroplę roztworu polimeru, naczynie pomiarowe wypełnione jest parami rozpuszczalnika, a temperatura obydwu kropel jest taka sama. Z powodu różnicy stężeń polimeru roztworze i rozpuszczalniku (stężenie równe zero) szybkość kondensacji rozpuszczalnika na kropli roztworu jest większa niż na kropli rozpuszczalnika, kondensująca się para oddaje ciepło kropli roztworu i notujemy wzrost różnicy temperatur do momentu wyrównania potencjałów obydwu kropel. Z połączenia praw Raoulta oraz Clausiusa-Clapeyrona otrzymujemy zależność:

gdzie: \( K_e \) – stała ebulioskopowa, X – stężenie wyrażone w g/kg rozpuszczalnika.
Różnicę temperatur mierzy się dla serii stężeń i ekstrapoluje do stężenia zerowego. Po dokonaniu kalibracji przy użyciu próbek o znanej masie cząsteczkowej [1], na podstawie różnicy temperatur między dwoma termistorami można wyznaczyć masę molową badanego polimeru.
Rys. 1 przedstawia schemat układu pomiarowego do osmometrii parowej.

Osmometria membranowa

Podczas migracji cząsteczek rozpuszczalnika w wyniku różnicy stężeń pomiędzy rozpuszczalnikiem, a roztworem polimeru wytwarza się ciśnienie osmotyczne \( \pi \), jak pokazano na Rys. 2.

Zgodnie z prawem van’t Hoffa wartość tego ciśnienia można wyznaczyć ze wzoru:

Wyznacza się ciśnienie osmotyczne dla różnych stężeń danego polimeru iż wykresu \( \frac{\pi}{c} = f(c) \) wyznacza się wartość liczbowo średniej mamy cząsteczkowej.