Khimia_Bilety-2

85. Взаимодействие ВМС с водой начинается с набухания – самопроизвольного процесса поглощения полимером растворителя, сопровождаемого увеличением объема данного ВМС. Степень набухания зависит от природы полимера(жесткости его цепей, лиофильности его макромолекул). В зависимости от этих факторов и температуры набухание может быть ограниченным и неограниченным. При ограниченном степень набухания достигает предельного значения, после чего не зависит от времени(так набухают амилаза и желатин). В этом случае межмолекулярные взаимодействия достаточно сильны, и растворитель не способен разобщить молекулы, поэтому набухание прекращается.

Процесс набухания является экзотермическим, характеризуется уменьшением энергии Гиббса системы(дельтаG= дельтаH- TдельтаS <0). На заключительной стадии набухания, энтальпия системы остается практически неизменной, зато возрастает энтропия в связи с разрыхлением сетки полимера, что приводит к частичному освобождению макромолекул и переходу их в раствор.

Степень набухания также зависит от природы растворителя(полярные биополимеры лучше набухают в полярных растворителях). Также оказывают влияние электролиты(в основном анионы) и рН среды(больше проявляется при набухании белков; меньшее их количество лежит в области изоэлектрической точки).

Застудневание – процесс перехода золя или раствора полимера в студень. На этот процесс влияют концентрация и природа вещества, температура, время, электролиты. Оно обусловлено возникновением пространственной структурной сетки (каркаса), пронизывающей весь объём жидкости и лишающей её подвижности. В растворах полимеров такая сетка образуется из макромолекул, соединённых силами межмолекулярного взаимодействия или химическими связями, в коллоидных системах — из сцепленных частиц дисперсной фазы. Застудневание может быть вызвано повышением или понижением температуры, увеличением концентрации растворённого или диспергированного вещества, изменением состава системы вследствие химического взаимодействия её компонентов или введения специальных реагентов. Иногда застудневание обратимо, т. е. с изменением условий система многократно может переходить из жидкого состояния в твердообразное и наоборот. Однако при глубоких химических или физических изменениях в системе застудневание происходит необратимо.

Вязкость характеризует меру сопротивления среды движению. Обычно вязкость растворов с макромолекулами выше вязкости растворов низкомолекулярных соединений при тех же концентрациях, что обусловлено нахождением макромолекул во многих слоях жидкости в соединенном состоянии, что мешает перемещению. Зависит от концентрации, температуры, давления. Особенности объясняются изменением конформации макромолекул, их взаимодействием, структурировании системы. Вязкость раствора понижается, если макромолекулы в растворе сильно разветвлены, так как это мешает им структурироваться.

где n0 – вязкость расторителя, а n – раствора.

Осмотическое давление для раствора ВМС заданной концентрации превышает вычисленное по закону Вант-Гоффа. Это связано с большой гибкостью и большим размером макромолекул., что объясняется с ролью кинетического элемента у сегментов и увеличением их подвижности. Для расчета осмотического давления используется уравнение Галлера: пи/C=(RT/M)+бета C, где бета – коэффициент, учитывающий гибкость макромолекулы. При небольших концентрациях и для полимеров с формой сферических глобул это уравнении принимает вид уравнения Вант-Гоффа пи=RTC/M.

86. Высаливание – нарушение устойчивости раствора ВМС под действием дегидратирующих агентов. Такое действие оказывают многие неорганические соли. Высаливающий эффект достигается при довольно больших концентрациях, более выраженное действие оказывают анионы, в присутствии которых угнетается набухание.

Коацервация – расслоение системы на капельки структурированной студнеобразной жидкости в результате высаливания. Концентрация ВМС при этомв каплях увеличивается, а врастворе становится ниже исходной. Сопровождается ростом энтропии, так как увеличивается возможность микроброуновского движения. Коацерваты рассматриваюися как зародыши простейших форм жизни. Способствует введению электроитов, изменению рН, образованию нуклепротеидов, помогает разделению компонентов крови.

Денатурация – разрушение вторичной и третичной структур белков и сохранение первичной. Основные факторы денатурации белков: повышение температуры, изменение рН среды, присутствие органических растворителей, тяжелых металлов, ультрафиолетовое или ионизирующее облучение и другие. Обычно сопровождается понижением растворимости, свертыванием и выпадением белка в осадок. Для большинства белков денатурация наступает при нагреве свыше 50°— 60°С.

С помощью этих реакций получают ферменты, облегчается воздействие на радикалы.