Растворы высокомолекулярных веществ

В курсе коллоидной химии изучают некоторые свойства растворов высокомолекулярных соединений (ВМС), аналогичные по свойствам коллоидных систем. Большие размеры молекул ВМС и взаимодействие между ними при больших концентрациях придают их растворам некоторые свойства, аналогичные свойствам коллоидных систем (вязкость, способность к набуханию, застудневание, тиксотропия). Растворение высокомолекулярных соединений происходит самопроизвольно и обратимо с уменьшением свободной энергии. При этом образуются термодинамически устойчивые системы, к которым применимо правило фаз Гиббса. Так как в большинстве случаев ВМС при комнатной температуре имеют структуру жидкости, то процесс набухания и растворения принято рассматривать как процессы смешения двух жидкостей: низкомолекулярной и высокомоле­кулярной. Объем образца высокополимера при набухании мо­жет увеличиться до 1000-1500%. Причина набухания - взаимная диффузия молекул полимера и мономера, при этом моле­кулы мономера (растворителя) проникают между молекулами высокомолекулярного соединения.

Важнейшая характеристика полимера - его молекулярная масса, для определения которой можно применить: вискозиметрический метод - по уравнению (49): [ η ]=хМ^к осмометрический метод - по уравнению:

где /с - приведенное осмотическое давление;

b - константа уравнения, характеризующая взаимодействие молекул полимера со средой; оптический метод Дебая, осно­ванный на измерении мутности разбавленных растворов высо­комолекулярных соединений и ПАВ:

где - мутность раствора; с — его концентрация;

k и b - константы уравнения.

Некоторые высокомолекулярные соединения содержат ио­ногенные группы: белки, ионообменные смолы, некоторые красители, растворимый крахмал, гуммиарабик, агар-агар. Та­кие соединения называются полиэлектролитами. Полиэлектро­литы в растворах способны распадаться на ионы. Наиболее изученны свойства водных растворов белков. При растворении белков в воде происходит ионизация. Белковые молекулы содержат одновременно кислотные (-СООН) и основные (-NH₂) группы и проявляют свойства амфотерных соединений.

В зависимости от pH раствора белки образуют макроионы, положительно в кислой среде или отрицательно - в щелочной среде. Состояние молекулы белка, при котором количество ионизированных основных групп равно количеству дозированных кислотных, называется изоэлектрическим. В этом состоянии макромолекула белка сворачивается в клубок. Заряды макроионов белков, а также других полиэлекгролитов, зависят не только от pH среды, но и от присутствия в растворе низкомолекулярных электролитов.

При набухании твердых высокополимеров происходит структурообразование. Набухание высокополимера происходит в такой последовательности: твердый высокополимер —> студень _+ структурированный раствор —> молекулярный раствор. Та­ким образом, структурированная система составляет один из этапов растворения твердого высокополимера. В растворах вы­сокополимеров при их достаточной концентрации образование структур идет в зависимости от времени, приводя, во многих случаях, к застудневанию. Понижение температуры благопри­ятствует структурообразованию. Студень полимера со време­нем обычно претерпевает синерезис, разделяясь на две фазы: иа раствор высокомолекулярного вещества в растворителе и раствор растворителя в полимере.

Наряду с растворами высокомолекулярных соединении су­ществуют их дисперсии в водных и водно-органических средах. Дисперсии высокомолекулярных веществ получают при механическом дроблении в присутствии стабилизаторов (например на вальцах), изменением состава среды, за счет агрегации макромолекул, при эмульсионной полимеризации (синте­тические латексы). Дисперсии полимеров представляют собой коллоидные системы, они агрегативно устойчивы только в присутствии поверхностно-активных веществ.

ем распределения метки радиоактивного изотопа между поверхностью жидкости и её объёмом.

Работами Ленгмюра, Харкинса, Шишковского было установлено, что все вещества по их действию на поверхно­стное натяжение жидкостей можно разделить на два класса: поверхностно-активные и поверхностно-инактивные веще­ства.

Дата добавления: 2015-08-17