- •Лекция № 06 - 07
- •Поверхностные явления
- •Адсорбция, основные термины
- •Зависимость поверхностного натяжения от природы и концентрации растворённого вещества
- •Адсорбция на границе твердое тело – жидкость
- •Факторы, влияющие на ионную адсорбцию
- •Лекция № 08 дисперсные системы
- •Методы получения коллоидных систем
- •Строение мицеллы
- •Коагуляция коллоидных систем
- •Коагуляция смесями электролитов
- •Мембранное равновесие доннана
- •Высокомолекулярные соединения
- •Полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка (ит).
- •Студни. Студнеобразование
- •Свойства студней
Полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка (ит).
Полиэлектролитами называются ВМС, способные в растворе диссоциировать с образованием высокомолекулярного иона.
Все высокомолекулярные полиэлектролиты растворяются в полярных растворителях.
Доказательством наличия заряда у частицы ВМС является её поведение при электрофорезе: заряженная частица, присутствующая в растворе, в частности макромолекула, под действием электрических сил движется к электроду противополжного знака заряда.
Важнейшими представителями полиэлектролитов являются белки. Молекулы белков построены на основе аминокислот и содержат основные группы –NH2 и кислотные группы –СООН:
.. +
NН2 — CHR — СООН ↔ NH3 – CHR – COO ‾
где R –достаточно длинный углеводородный радикал.
Следует отметить, что ионогенные группы могут располагаться не только на концах макромолекулы, но и в виде коротких боковых цепей, распределенных по всей длине макромолекуы белка.
В кислой среде (HCl) подавлена ионизация карбоксильных групп, белок ведёт себя как слабое основание:
+ +
NH3 – CHR – COO ‾ + H + → NH3 – CHR – COOH
Молекула приобретает положительный заряд. Так как между одноименно заряженными группами, разбросанными по всей длине молекулы, действуют силы отталкивания, цепная молекула белка в кислой среде будет стремиться развернуться.
Однако при большом избытке HCl из-за наличия большого количества хлорид-ионов степень ионизции соединения ClNH3 – СНR – СООН будет понижаться и молекула снова свернётся в более плотный клубок.
В щелочной среде (NaOH) из-за наличия большого количества гидроксид-ионов, ионизация групп NН3+ - подавлена и белок ведёт себя как слабая кислота:
+
NH3 – CHR – COO ‾ + OH‾ ↔ NH2 – CHR - COO‾ + H2O
Молекула приобретает отрицательный заряд. И в этом случае цепная молекула стремиться развернуться вследствие электростатического отталкивания групп СОО ‾ .
При большом избытке щелочи из-за большого количества ионов Na + заряд будет уменьшаться и молекула будет находиться в форме клубка.
Таким образом, как в кислой, так и вщелочной среде молекулы белка обладают нескомпенсированным зарядом разного знака. Регулируя рН белкового раствора, можно добиться перевода белка в изоэлектрическое состояние.
Изоэлектрическим состоянием белка называется состояние белковой молекулы, при котором её положительные и отрицательные заряды взаимно скомпенсированы. Молекулу белка в изоэлектрическом состоянии можно считать нейтральной, хотя в ней имеются ионизированные группы.
Условно молекулу белка в изоэлектрическом состоянии можно изобразить так:
+NH3 – СНR – COO ‾
Изоэлектрическая точка белка (ИТБ) – это значение рН, при котором белок переходит в изоэлектрическое состояние.
Белок обычно является более сильной кислотой, чем основанием, ИТБ лежит поэтому при рН ‹ 7. Для достижения изоэлектрического состояния в растворе белка должен находиться некоторый избыток кислоты, для подавления ионизации кислотных групп. В ИТБ число ионизированных основных и кислотных групп одинаково, поэтому гибкая макромолекула сворачивается в клубок.
На форму макромолекул влияет не только рН среды, но и введение в раствор индифферентного электролита. Небольшое количество введенного электролита подавляет ионизацию ионогенных групп и приводит к тому, что форма макромолекул приближается к наиболее статистически вероятным конформациям.
При введении больших количеств электролита в раствор белка присходит высаливание. Уменьшается растворимость полимера, так как молекулы воды интенсивнее взаимодействуют с ионами соли, чем с макромолекулами полимера и макромолекулы образуют плотные клубки. Действия ионов на полиэлектролиты изменяются в том порядке, в котором они (ионы) находятся в лиотропном ряду.