ในวิชาเคมีการกระจายตัวคือการวัดความไม่สม่ำเสมอของขนาดของโมเลกุลหรืออนุภาคในสารผสม กลุ่มของวัตถุจะเรียกว่าสม่ำเสมอหากวัตถุเหล่านั้นมีขนาด รูปร่าง หรือมวลเท่ากัน ตัวอย่างของวัตถุที่มีขนาด รูปร่าง และมวลที่ไม่สม่ำเสมอจะเรียกว่าไม่สม่ำเสมอวัตถุเหล่านั้นอาจอยู่ในรูปแบบการกระจายตัวทางเคมี ใดๆ ก็ได้ เช่น อนุภาคในคอลลอยด์หยดน้ำในเมฆ^{[ 1 ]}ผลึกในหิน^{[ 2 ]} หรือโมเลกุลขนาดใหญ่ของพอลิเมอร์ในสารละลายหรือมวลพอลิเมอร์ที่เป็นของแข็ง^{[ 3 ]}พอลิเมอร์สามารถอธิบายได้ด้วย การกระจาย มวลโมเลกุลประชากรของอนุภาคสามารถอธิบายได้ด้วยการกระจายขนาด พื้นที่ผิว และ/หรือมวล และฟิล์มบางสามารถอธิบายได้ด้วยการกระจายความหนาของฟิล์ม

IUPACได้ยกเลิกการใช้คำว่า ดัชนีความหลากหลายของขนาดโมเลกุล (polydispersity index)โดยเปลี่ยนมาใช้คำว่าการกระจายตัว (dispersity ) แทน ซึ่งแทนด้วยสัญลักษณ์Đ (อ่านว่า ดี-สโตรก^{[ 4 ]} ) ซึ่งสามารถหมายถึงมวลโมเลกุลหรือระดับการเกิดพอลิเมอร์ได้ สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการĐ _M = M _w / M _nโดยที่M _wคือมวลโมเลกุลเฉลี่ยตามน้ำหนัก และM _nคือมวลโมเลกุลเฉลี่ยตามจำนวน นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณตามระดับการเกิดพอลิเมอร์ได้ โดยที่Đ _X = X _w / X _nโดยที่X _wคือระดับการเกิดพอลิเมอร์เฉลี่ยตามน้ำหนัก และX _n คือระดับการเกิดพอลิเมอ ร์เฉลี่ยตามจำนวน ในบางกรณีที่Đ _M = Đ _Xจะเรียกง่ายๆ ว่าĐนอกจากนี้ IUPAC ยังได้ยกเลิกการใช้คำว่าmonodisperseซึ่งถือว่าขัดแย้งในตัวเอง และคำว่าpolydisperseซึ่งถือว่าซ้ำซ้อน โดยหันมาใช้คำว่าuniformและnon-uniformแทน อย่างไรก็ตาม คำว่า monodisperse และ polydisperse ยังคงถูกใช้เป็นหลักในการอธิบายอนุภาคในละออง ลอย

พอ ลิเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน(มักเรียกว่าพอลิเมอร์โมโนดิสเปอร์ส) ประกอบด้วยโมเลกุลที่มีมวลเท่ากัน^{[ 5 ]}พอลิเมอร์ธรรมชาติเกือบทั้งหมดเป็นเนื้อเดียวกัน^{[ 6 ]}สามารถสร้างสายโซ่พอลิเมอร์สังเคราะห์ที่เกือบเป็นเนื้อเดียวกันได้โดยกระบวนการต่างๆ เช่น การพอลิเมอไรเซชัน แบบแอนไอออนิกซึ่งเป็นวิธีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา แอนไอออนิก เพื่อสร้างสายโซ่ที่มีความยาวใกล้เคียงกัน เทคนิคนี้ยังเป็นที่รู้จักในชื่อการพอลิเมอไรเซชันแบบมีชีวิตมีการใช้ในเชิงพาณิชย์สำหรับการผลิตโคพอลิเมอร์แบบบล็อกสามารถสร้างกลุ่มที่เป็นเนื้อเดียวกันได้ง่ายๆ โดยใช้การสังเคราะห์แบบใช้แม่แบบ ซึ่งเป็นวิธีการสังเคราะห์ทั่วไปในนาโนเทคโนโลยี

วัสดุพอลิเมอร์จะถูกเรียกว่ากระจายตัวหรือไม่สม่ำเสมอ หากความยาวของโซ่แตกต่างกันในช่วงมวลโมเลกุลที่กว้าง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของพอลิเมอร์ที่มนุษย์สร้างขึ้น^{[ 7 ]}สารอินทรีย์ธรรมชาติที่เกิดจากการย่อยสลายของพืชและเศษไม้ในดิน ( สารฮิวมิก ) ก็มีลักษณะกระจายตัวอย่างชัดเจนเช่นกัน ตัวอย่างเช่นกรดฮิวมิกและกรดฟุลวิก ซึ่งเป็นสาร พอลิอิเล็กโทรไลต์ธรรมชาติที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและต่ำตามลำดับในแง่นี้ ค่าการกระจายตัวจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 1

ค่าการกระจายตัว ( Đ ) หรือที่รู้จักกันในชื่อดัชนีความหลากหลายของมวลโมเลกุล ( PDI ) หรือดัชนีความไม่สม่ำเสมอ เป็นตัววัดการกระจายตัวของมวลโมเลกุลในตัวอย่างพอลิเมอร์ ที่กำหนด ค่า Đ (PDI) ของพอลิเมอร์คำนวณได้ดังนี้:

${\displaystyle \quad PDI=M_{\mathrm {w} }/M_{\mathrm {n} }}$,

โดยที่น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยและจำนวนโมเลกุลเฉลี่ยมี ความไว ต่อโมเลกุลที่มีมวลโมเลกุลต่ำมากกว่า ในขณะที่มีความไวต่อโมเลกุลที่มีมวลโมเลกุลสูงมากกว่า ค่าการกระจายตัวบ่งชี้ถึงการกระจายตัวของมวลโมเลกุล แต่ละตัว ในกลุ่มของพอลิเมอร์ Đ มีค่าเท่ากับหรือมากกว่า 1 แต่เมื่อสายโซ่พอลิเมอร์เข้าใกล้ความยาวสายโซ่ที่สม่ำเสมอĐจะเข้าใกล้หนึ่ง (1) ^{[ 8 ]}สำหรับพอลิเมอร์ธรรมชาติบางชนิดĐเกือบจะถือว่าเท่ากับหนึ่ง ${\displaystyle M_{\คณิตศาสตร์ {w} }}$${\displaystyle M_{\คณิตศาสตร์ {n} }}$${\displaystyle M_{\คณิตศาสตร์ {n} }}$${\displaystyle M_{\คณิตศาสตร์ {w} }}$

ค่าการกระจายตัวโดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปตามกลไกการเกิดพอลิเมอไรเซชัน และอาจได้รับผลกระทบจากสภาวะปฏิกิริยาต่างๆ ในพอลิเมอร์สังเคราะห์ ค่าการกระจายตัวอาจแตกต่างกันอย่างมากเนื่องจากอัตราส่วนของสารตั้งต้น ความสมบูรณ์ ของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ฯลฯ สำหรับพอ ลิเมอไรเซชันแบบ เติมทั่วไป ค่า Đ อาจอยู่ในช่วงประมาณ 5 ถึง 20 สำหรับพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นทั่วไป ค่า Đที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดจะอยู่ที่ประมาณ 2 — สมการของ Carothersจำกัดค่า Đ ไว้ที่ 2 หรือต่ำกว่า

พอลิเมอไรเซชันแบบมีชีวิตซึ่งเป็นกรณีพิเศษของพอลิเมอไรเซชันแบบเติม จะให้ค่าที่ใกล้เคียงกับ 1 มาก เช่นเดียวกับในพอลิเมอร์ชีวภาพ ที่ค่าการกระจายตัวอาจใกล้เคียงหรือเท่ากับ 1 ซึ่งบ่งชี้ว่ามีพอลิเมอร์ที่มีความยาวเพียงความยาวเดียวเท่านั้น

ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันในเครื่องปฏิกรณ์สามารถส่งผลต่อการกระจายตัวของพอลิเมอร์ที่ได้เช่นกัน สำหรับพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระจำนวนมากที่มีการแปลงต่ำ (<10%) พอลิเมอไรเซชันแบบแอนไอออนิก และพอลิเมอไรเซชันแบบเติบโตทีละขั้นจนถึงการแปลงสูง (>99%) ค่าการกระจายตัวโดยทั่วไปแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง^{[ 9 ]}

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์และแบบไหลต่อเนื่อง (PFRs) ค่าการกระจายตัวของพอลิเมอร์ที่ได้จากวิธีการพอลิเมอไรเซชันที่แตกต่างกันนั้นจะเท่ากัน เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ขึ้นอยู่กับเวลาในการเกิดปฏิกิริยาเป็นหลัก ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่องขึ้นอยู่กับระยะทางที่เคลื่อนที่ในเครื่องปฏิกรณ์และความยาวของเครื่อง เนื่องจากเวลาและระยะทางมีความสัมพันธ์กันโดยความเร็ว เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่องจึงสามารถออกแบบให้เลียนแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ได้โดยการควบคุมความเร็วและความยาวของเครื่องปฏิกรณ์ อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์แบบกวนต่อเนื่อง (CSTRs) มีการกระจายตัวของเวลาในการอยู่ในระบบ และไม่สามารถเลียนแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์หรือแบบไหลต่อเนื่องได้ ซึ่งอาจทำให้ค่าการกระจายตัวของพอลิเมอร์สุดท้ายแตกต่างกัน

ผลกระทบของประเภทเครื่องปฏิกรณ์ต่อการกระจายตัวขึ้นอยู่กับช่วงเวลาที่เกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์และประเภทของการพอลิเมอไรเซชันเป็นอย่างมาก ในการพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระทั่วไป การกระจายตัวมักถูกควบคุมโดยสัดส่วนของสายโซ่ที่สิ้นสุดผ่านการรวมตัวหรือการไม่สมดุล^{[ 10 ]}อัตราการเกิดปฏิกิริยาสำหรับการพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระนั้นรวดเร็วมากเนื่องจากปฏิกิริยาของตัวกลางอนุมูลอิสระ เมื่ออนุมูลอิสระเหล่านี้ทำปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์ใดๆ อายุของพวกมันและผลที่ตามมาคือเวลาที่ต้องการสำหรับปฏิกิริยาจะสั้นกว่าเวลาที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์มาก สำหรับ FRP ที่มีความเข้มข้นของโมโนเมอร์และตัวเริ่มต้นคงที่ ทำให้DP _nคงที่ การกระจายตัวของโมโนเมอร์ที่ได้จะอยู่ระหว่าง 1.5 ถึง 2.0 ดังนั้น ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์จึงไม่มีผลต่อการกระจายตัวสำหรับปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระในปริมาณที่สังเกตได้ตราบใดที่การแปลงต่ำ

สำหรับการพอลิเมอไรเซชันแบบแอนไอออนิก ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของ การพอลิเมอ ไรเซชันแบบมีชีวิตสารตัวกลางแอนไอออนที่ทำปฏิกิริยาได้มีความสามารถที่จะคงปฏิกิริยาได้เป็นเวลานานมาก ในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์หรือ PFR การพอลิเมอไรเซชันแบบแอนไอออนิกที่ควบคุมได้ดีสามารถทำให้ได้พอลิเมอร์ที่เกือบจะสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เมื่อนำไปใช้ใน CSTR การกระจายเวลาการอยู่อาศัยของสารตั้งต้นใน CSTR จะส่งผลต่อการกระจายตัวของพอลิเมอร์แอนไอออนิกเนื่องจากอายุของแอนไอออน สำหรับ CSTR ที่เป็นเนื้อเดียวกัน การกระจายเวลาการอยู่อาศัยจะเป็นการกระจายตัวที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด^{[ 11 ]}เนื่องจากการกระจายตัวของการพอลิเมอไรเซชันแบบแอนไอออนิกสำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์หรือ PFR นั้นโดยพื้นฐานแล้วสม่ำเสมอ การกระจายน้ำหนักโมเลกุลจึงใช้การกระจายของเวลาการอยู่อาศัยใน CSTR ส่งผลให้มีการกระจายตัวเท่ากับ 2 CSTR ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นคล้ายกับ CSTR ที่เป็นเนื้อเดียวกัน แต่การผสมภายในเครื่องปฏิกรณ์นั้นไม่ดีเท่ากับใน CSTR ที่เป็นเนื้อเดียวกัน ส่งผลให้มีส่วนเล็กๆ ภายในเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำหน้าที่เหมือนเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ขนาดเล็กภายใน CSTR และลงเอยด้วยความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่แตกต่างกัน ดังนั้น การกระจายตัวของเครื่องปฏิกรณ์จึงอยู่ระหว่างการกระจายตัวของเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์และการกระจายตัวของเครื่องปฏิกรณ์ CSTR ที่เป็นเนื้อเดียวกัน^{[ 9 ]}

การพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นบันไดได้รับผลกระทบมากที่สุดจากประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ เพื่อให้ได้พอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง การแปลงเศษส่วนต้องเกิน 0.99 และค่าการกระจายตัวของกลไกปฏิกิริยานี้ในแบทช์หรือ PFR คือ 2.0 การทำการพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นบันไดใน CSTR จะทำให้สายโซ่พอลิเมอร์บางส่วนออกจากเครื่องปฏิกรณ์ก่อนที่จะมีน้ำหนักโมเลกุลสูง ในขณะที่สายโซ่อื่นๆ ยังคงอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์เป็นเวลานานและทำปฏิกิริยาต่อไป ผลที่ได้คือการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่กว้างขึ้นมาก ซึ่งนำไปสู่ค่าการกระจายตัวที่สูงขึ้นมาก สำหรับ CSTR ที่เป็นเนื้อเดียวกัน ค่าการกระจายตัวจะเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของเลข Damköhlerแต่สำหรับ CSTR ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ค่าการกระจายตัวจะเป็นสัดส่วนกับลอการิทึมธรรมชาติของเลขDamköhler ^{[ 9 ]}ดังนั้น ด้วยเหตุผลที่คล้ายคลึงกับการพอลิเมอไรเซชันแบบแอนไอออนิก ค่าการกระจายตัวสำหรับ CSTR ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันจึงอยู่ระหว่างค่าของแบทช์และ CSTR ที่เป็นเนื้อเดียวกัน

• โครมาโทกราฟีแบบเจลเพอร์มีเอชัน (หรือที่รู้จักกันในชื่อโครมาโทกราฟีแบบแยกตามขนาด )
• การวัด การกระเจิงของแสงเช่นการกระเจิงของแสงแบบไดนามิก
• การวัดโดยตรงผ่านแมสสเปกโทรเมตรีโดยใช้เทคนิคการดูดซับด้วยเลเซอร์ช่วย (MALDI) หรือการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสถิตร่วมกับแมสสเปกโทรเมตรีแบบคู่ (ESI-MS/MS)

• โพลีอิเล็กโทรไลต์  – โพลิเมอร์ที่มีหน่วยซ้ำประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันอิเล็กโทรไลต์

• ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโพลิเมอร์