Концентрированные растворы ВМС. Основные свойства и применение

Если молекула белка ведет себя как основание, приобретает положительный заряд и при электрофорезе движется к катоду, то эта среда – кислая ( когда в результате избытка водородных ионов подавлена ионизация карбоксильных групп). Если же молекула белка ведет себя как кислота и при электрофорезе передвигается к аноду - среда щелочная (подавлена ионизация аминогрупп).

В изоэлектрическом состоянии свойства растворов белков резко меняется: при этом они имеют, наименьшую вязкость, плохую растворимость.

Процесс поглощения ВМС больших объемов низкомолекулярной жидкости, сопровождающейся значительным увеличением объема ВМС, называется набуханием.

На первой стадии взаимодействия ВМС и низкомолекулярной жидкости, образуется Гетерогенная система, состоящая из ВМС и свободной низкомолекулярной жидкости.

Процесс проникновения молекул растворителя в макромолекулы ВМС приводит к тому, что при набухании объем полимера всегда увеличивается, а объем всей системы уменьшается. Уменьшение объема системы при набухании, называемая контракцией.

При набухании происходит диффузия молекул растворителя в высокомолекулярное вещество.

Это обусловлено двумя факторами:

1. Достаточно большими промежутками между макромолекулами ВМС.

2. Большей подвижностью маленьких, по сравнению с макромолекулами ВМС, молекул растворителя.

В результате поглощения растворителя макромолекулами ВМС, увеличивается плотность системы.

Процесс растворения ВМС можно разделить на четыре стадии:

1. Начальная стадия.

Система гетерогенна и двухфазна. Представляет собой чистую низкомолекулярную жидкость и чистый полимер Ж1 + Ж2.

2. Стадия набухания.

На этой стадии система расслаивается на две жидкие фазы. Одна фаза – раствор низкомолекулярного компонента в компоненте ВМС. Вторая фаза - чистая низкомолекулярная жидкость. Ж1 → Ж2, где Ж2 – набухший ВМС, а Ж1 чистая низкомолекулярная жидкость.

3. Стадия образования второго раствора Ж2 → Ж1 . Жидкий растворитель дифуззирует в полимер.

4. Стадия полного растворения – превращение гетерогенной (двухфазной) системы в галогенную Ж1 → Ж2.

Процесс набухания характеризуется увеличением объема набухшего тела. Если создать препятствие увеличению объема набухающего тела, то при этом развивается давление, давлением набухания pH .

где K – константа, зависящая от природы полимера и растворителя; n – константа, почти не зависящая от стиля природы последних и в среднем приблизительно равна 3;

С – концентрация выраженная в кг сухого ВМС в 1м3 образовавшаяся системы.

Существуют ограниченное и неограниченное виды набухания.

Ограниченное – набухание не переходит со временем в полное растворение, а останавливается на второй или третьей стадии. Примером может служить набухание при комнатной температуре желатина.

Неограниченное набухание представляет непрерывный процесс, переходящий через все четыре стадии и заканчивающийся полным растворением. Образуется однофазная система. Например, так набухают каучуки в бензоле, нитроцеллюлоза в ацетоне, белок в воде, целлюлоза в ацетоне.

Изменение растворимости ВМС может быть вызвана либо понижением температуры, либо изменением состава раствора путем добавления жидкости, в которой ВМС не растворяется.

Все процессы нарушения устойчивости растворов ВМС связаны с переходом от полного растворения ВМС к ограниченному растворению или к нерастворимости. Введением в раствор электролитов, напрямую связано с нарушение устойчивости растворов ВМС.

Механизм коагуляции лиофобных коллоидов и нарушение устойчивости ВМС различны по своему действию, т.к. коагуляция золей происходит при введении малых концентраций электролита и представляет собой обычное необратимое явление.

При добавлении в раствор ВМС электролита наблюдается эффект высаливания, что объясняется уменьшением растворимости ВМС в концентрированном растворе электролита.