Тема 2.7. Розчинення високомолекулярних сполук план

1. Будова молекул високомолекулярних сполук

2. Природні і синтетичні високомолекулярні з’єднання

3. Набухання полімерів

4. Загальна характеристика розчинів полімерів

5. Драглі, їх утворення

ВИВЧИВШИ ТЕМУ, ВИ ПОВИННІ:

Знати:

 природні та синтетичні ВМС, будову та конформацію макромолекул;

 явища пластичності та еластичності полімерів, набухання полімерів;

 види набухання та його використання в харчових технологіях;

 особливості розчинів ВМС, їх характеристику /осмотичний тиск, в’язкість/;

 розчини високомолекулярних електролітів;

 ізоелектричну точку білків;

 драглі.

Вміти:

 проводити процес набухання та складати графік процесу;

 визначати ступінь набухання масовим та об’ємним методами.

1. Будова молекул високомолекулярних сполук

Властивості розчинів високомолекулярних сполук (ВМС) у наш час досконально вивчаються, що пояснюється їх широким практичним застосуванням. Майже всі технологічні процеси різних галузей харчових виробництв, базуються на використанні природних ВМС, білків, вуглеводів, пектину тощо.

Макромолекули більшості ВМС побудовані з однакових груп атомів, що багато разів повторюються, які називаються елементарними ланками.

Високомолекулярні з'єднання, в яких повторюються ланки, тобто залишки молекул вихідних низькомолекулярних з'єднань, пов'язані один з одним хімічними зв'язками, називають полімерами.

Вихідна низькомолекулярна речовина, з якої синтезований полімер, називається мономером.

Елементарною ланкою макромолекули крохмалю є залишок молекули глюкози - С₆Н₁₂О₆, - тому сумарну хімічну формулу крохмалю зображають як (С₆Н₁₀О₅)_n. Величина n в цій формулі позначає число елементарних ланок, що складають макромолекулу, і називається коефіцієнтом полімеризації. Мономером для крохмалю є глюкоза.

Високомолекулярні сполуки одержали таку назву завдяки дуже великій відносній молекулярній масі. Якщо відносна молекулярна маса звичайних низькомолекулярних речовин рідко досягає кількох сотень, то молекулярна маса ВМС складає десятки і сотні тисяч, а в деяких випадках і мільйони. Молекули ВМС через їх велику молекулярну масу називають макромолекули. Маса біополімерів дуже велика (приблизно 10¹⁷тонн), що перевищує запаси багатьох елементів та їх сполук, які людство повсякденно використовує. Природні полімери (біополімери) характеризуються сталим значенням молекулярної маси. На відміну від них, синтетичні полімери завжди є полідисперсними системами, так як складаються із суміші макромолекул, що мають різну довжину і молекулярну масу. Тому молекулярна маса таких полімерів являє собою середнє значення.

Кількісна зміна молекулярної маси призводить до якісної зміни – появи нових властивостей полімеру, яких не було у низькомолекулярного мономера: висока еластичність і пластичність.

Отже, властивості ВМС залежать від їх будови.

По формі макромолекул полімери розділяються на лінійні, розгалужені і сітчасті.

С труктури ланцюгів

Лінійна

Розгалужена

Просторова

Макромолекули лінійних полімерів представляють собою дуже довгі відкриті ланцюги, товщина яких значно менша довжини. Макромолекули розгалуженого полімеру представляють собою ланцюги з бічними відгалуженнями.

Сітчасті полімери являють собою тривимірну сітку, побудовану з макромолекулярних ланцюгів, з'єднаних один з одним поперечними хімічними зв'язками.

Н а відміну від низькомолекулярних речовин, які мають певну молекулярну масу, полімери можуть характеризуватися тільки середньою молекулярною масою, бо містять макромолекули різних розмірів, хоча й однієї будови, найчастіше 10⁴-10⁶.

Прикладом лінійних полімерів є природний каучук, поліетилен; розгалужених - крохмаль, амілопектин; просторових - фенол-формальдегідні смоли, вулканізований сіркою каучук - гума.

Рис.41. Схема будови макромолекул полімерів: а – лінійні макромолекули;

б – макромолекули розгалуженої будови;

в – сітчаста будова полімеру.