Література

1. Фотохімія полімеризаційноздатних фотополімерів – А.Ф. Маслюк, В.А. Храновський.

2. В.К. Грищенко, А.Ф. Маслюк, С.С. Гудзера. Рідкі фотополімеризуючі композиції.

3. О.Ф. Розум, А.В. Золотухин, Д.М. Івать, Е.Т. Лазаренко. Друковані форми ісходно полімеризуючих матеріалів.

4. Е.Т. Лазаренко. Фотохімічне формування друкованих форм.

5. В.В. Шибанов. Мінімуми або нариси про фотополімеризуючі матеріали.

Від чого залежить розчинність?

Перш ніж спробувати відповісти на це питання, треба обмежити обсяг поняття “розчинність”. Розчинність визначають, як здатність речовини утворювати з іншими речовинами гомогенні суміші перемінного складу. Чим більша кількість речовини розчиняється при визначених температурі і тиску і іншій речовині (розчиннику), тим вище розчинність речовини чи розчинююча здатність розчинника. Ця здатність залежить від хімічної природи і будівлі взаємодіючих речовин і характеризується енергією взаємообміну (), що залежить від енергії взаємодії однорідних 11 і 22 і різнорідних 12 молекул речовин 1 і 2:

=0,5*(11+22)–12.

При розчиненні речовини 1 розчиннику 2 між молекулами цих речовин можуть виникнути чотири типи взаємодії (табл. 1), що визначає їх взаємну розчинність.

Таблиця 1

Взаємозв’язок між енергією взаємообміну і розчинністю

Речовина 1	Речовина 2	Взаємодія			Енергія взаємообміну	Розчинність 1 у 2
		1….1	2…..2	1…..2
Неполярне	Неполярне	Слабке	Слабке	Слабке	=0	Висока
Неполярне	Полярне	Слабке	Сильне	Слабке	>0	Низька
Полярне	Неполряне	Сильне	Слабке	Слабке	>0	Низька
Полярне	Полярне	Сильне	Сильне	Сильне	<0	Висока

Приведена в табл. 1 характеристика міжмолекулярної взаємодії апелює до поняття полярності речовин 1 і 2. При цьому сильна міжмолекулярна взаємодія віднесена до полярних, а слабка – до неполярного. Відповідно до пропозиції Райхардта, полярність речовини визначається її здатністю сольватувати молекули чи комплекси молекул інших речовин. Під сольватацією розуміють сукупність енергетичних і структурних змін, що відбуваються в розчині при взаємодії часток розчиненої речовини з молекулами розчинника. Процес сольватації обумовлений декількома типами взаємодій, основні з який представлені в табл. 2

Про величину полярності речовини (розчинника) можна судити насамперед по таких параметрах, як дипольний момент () і діелектрична проникненість середовища (). Однак не вдається адекватно оцінити величину полярності за допомогою якої-небудь однієї фізичної полярності. Одним з найбільш розповсюджених є запропонований Димротом і Райхардтом нормалізований параметр полярності (Е), що експериментально визначений спектроскопічним методом для великого числа органічних розчинників. Шкала відносних значень полярності починається найменш полярною (Е=0,000) і закінчується найбільш полярною у цій шкалі речовиною – водою (Е=1,000).

Таблиця 2

Міжмолекулярні взаємодії в розчинах

Тип взаємодії	Характеристика взаємодії
Електростатичне притягання іонів, т. зв. кулоновська взаємодія	Енергія взаємодії протилежно заряджених часток прямо пропорційна величині зарядів і обернено пропорційна квадрату відстаней між іонами і діалектичною проникністю середовища
Іон-дипольна взаємодія (взаємодія іона з молекулою, що має постійний дипольний момент)	Енергія взаємодії пропорційна величині заряду іона і дипольного моменту мо-лекули і обернено пропорційна квад-рату відстаней між іоном і диполем і діелектричної проникності середовища
Диполь-дипольне, т.зв. орієнтаційна взаємодія	Енергія взаємного притягання диполів пропорційна величині дипольних моментів і обернено пропорційна третьому ступеню відстаней між центрами диполів
Диполь-індукований диполь, т.зв. індуційна взаємодія (виникає між постійним диполем однієї молекули і наведеним, тобто індукованим, диполем сусідньої молекули)	Енергія взаємодії прямо пропорційна поляризуємості і обернено пропорційна шостому ступеню диполь-дипольної відстані
Дисперсійна взаємодія (виникає між молекулами, що не володіють постійними дипольними моментами)	Енергія взаємодії виявляється тільки на дуже малих відстанях. Сили дисперсійної взаємодії універсальні і характерні для будь-яких типів атомів і молекул
Водневі зв’язки (виникають між молекулами, у яких атоми водню Н з’єднані з атомами інших, більш електронегативні, ніж водень, елементів Х. Наприклад, кисень, азот, сірка, галогени	Енергія водневого звязку залежить від хімічної будови і природи взаємодіючих речовин і коливається в межах від 5 до 150 КДж/моль. R–X–H…Y–R1 (…- водневий зв’язок)
Донорно-акцепторна взаємодія з перенесенням заряду (виникає між молекулами з насиченими валентностями, що мають зайняту молекулярну орбіталь з високою енергією (донор) і вільну орбіталь з низькою енергією (акцептор))	D+A=[D…A…A–] D – донор, А – акцептор, [ ] – комплекс із перенесення заряду

Іншої найбільш розповсюдженою характеристикою розчинюючої здатності розчинників є введений Гильденбрандом і Скетчардом параметр розчинності (, МПа), пропорційний силі міжмолекулярної взаємодії в розчиннику та роботі, що затрачається на створення в рідині порожнин, необхідних для розміщення в них молекул інших речовин у процесі розчинення. Параметр розчинності визначається експериментально, але може бути розраховано і приблизно виходячи з його хімічної будови адитивним методом. Величина енергії міжмолекулярного взаємообміну () по теорії Гильденбранда визначається як квадрат різниці параметрів розчинності взаємодіючих речовин. Як ілюстрацію застосування вищеописаних характеристик для оцінки розчинюючої здатності пропонується рис. 1.

Рис. 1. Діаграма, що ілюструє здатність розчинників змішуватися друг з другом

Видно, що розчинники, що мають близькі значення параметрів розчинності і полярності, добре змішуються і взаємно розчинні, тобто підтверджується принцип: “подібне розчиняється в подібному”. Наприклад, вважається, що найкращим розчинником для даного аморфного полімеру є той, який має найбільш близький до полімеру параметр розчинності, тобто якщо п=р. Але ця умова може не дотримуватись у випадку сильно полярного полімеру. Зовнішніми факторами, що впливають на зсув рівноваги в розчині, можуть бути температура і тиск.

Розчинність є одним з типів масообмінних процесів. Її рушійною силою є різниця хімічних потенціалів компонентів розчину. Перехід компонентів (тобто розчинення) відбувається в напрямку убування хімічного “потенціалу і продовжується до стану вирівнювання потенціалів (стан рівноваги).

Цікаво звернути увагу на два розчинники в цьому ряді: етанол і оцтову кислоту, що змішуються з всіма іншими розчинниками, навіть з водою. Очевидно, це зв’язано з тим, що вони розташовані приблизно в центрі рядів по величинам нормалізованих значень параметра полярності і розчинності.