聚電解質溶液中的反離子凝聚現象; Counterion condensation in a polyelectrolyte solution

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題名:	聚電解質溶液中的反離子凝聚現象;Counterion condensation in a polyelectrolyte solution
作者:	魏子健;Tzu-Chien Wei
貢獻者:	化學工程與材料工程研究所
關鍵詞:	反離子凝聚現象;聚電解質;counterion condensation;polyelectrolyte
日期:	2005-06-17
上傳時間:	2009-09-21 12:25:31 (UTC+8)
出版者:	國立中央大學圖書館
摘要:	聚電解質溶液中的反離子凝聚現象學生:魏子健指導教授:曹恒光國立中央大學化學工程與材料工程研究所摘要在聚電解質的溶液系統中，聚電解質會解離出反離子，因為靜電作用力的緣故，聚電解質會把部分的反離子吸至其附近，這個現象就稱為反離子凝聚現象。反離子凝聚現象的應用廣泛，比較常見的例如工業界中的廢水處理、DNA和RNA的結構變形等等都是反離子凝聚現象的應用。在聚電解質系統中，其系統平衡後可以分為兩相，一相為自由反離子（free counterion），另一相為凝聚反離子（condensed counterion）。如果我們在聚電解質溶液（假設反離子的種類為鈉離子）和氯化鈉溶液之間用一薄膜分開，此薄膜只允許溶劑通過，當兩邊鈉離子的化學勢能（chemical potential）相同，此時氯化鈉溶液中的鈉離子濃度就是自由反離子的濃度。而探討反離子凝聚現象的程度是本篇論文的重點之一，在此我們用解離度（degree of ionization）去判定此現象的程度，解離度的定義為自由反離子濃度和所有反離子濃度之比值。於是我們藉由當聚電解質系統達到熱力學平衡時，兩相的化學勢能會相等的概念，推導出一個簡單的模式（Two-phase approximation model），導出解離度與會影響反離子凝聚現象程度之因素的關係式：從這關係式我們發現影響反離子凝聚現象強度的因素分別是聚電解質的濃度（c）、電荷密度（λ）、聚電解質的鏈長（N）和反離子的價數（Zc）。所以我的實驗內容為改變聚電解質的分子量、改變聚電解質的濃度、固定重量百分比及加入不同的多價鹽類去觀察反離子凝聚現象的程度。我們實驗中所使用的聚電解質為Poly( acrylic acid, sodium salt )。改變聚電解質的分子量實驗結果：解離度會隨者分子量的增加而下降。改變聚電解質的濃度實驗結果：當溶液的濃度在稀釋（dilute）的情形下和在半稀釋（semi-dilute）的情形下解離度的變化會有所不同，當濃度在稀釋的情形下其解離度會隨者濃度上升而下降，而當濃度為半稀釋的情形下，解離度則會隨者濃度的上升而緩慢的上升，這是因為濃度在稀釋和半稀釋的情形下，其聚電解質的結構是不一樣的，所以聚電解質結構的改變會影響解離度的變化走勢，我們也用了滲透壓法去證實這個實驗結果的正確性。固定單體重量百分比實驗結果：解離度會隨著分子量上升而下降。在聚電解質溶液中加入多價鹽類的實驗結果顯示了當鹽類的價數越高時，其取代凝聚反離子的能力也越強。
顯示於類別:	[化學工程與材料工程研究所] 博碩士論文

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