Вязкость.

Вязкость растворов характеризует меру сопротивления среды движению. Вязкость растворов, содержащих макромолекулы, обычно выше вязкости растворов НМС при тех же концентрациях. Это обусловлено тем, что цепь макромолекул располагается во многих слоях жидкости и, сшивая их за счет межмолекулярных взаимодействий, препятствует перемещению относительно друг друга. Зависимость вязкости растворов биополимеров от концентрации, температуры, давления не подчиняется обычным закономерностям. Особенности вязкости растворов ВМС объясняются изменением во времени конформации макромолекул, взаимодействием их между собой, образованием ассоциатов и структурирования системы в целом. Так, с увеличением температуры вязкость растворов ВМС может изменяться по-разному. Если раствор образован сильно разветвленными молекулами, то вязкость раствора уменьшается с увеличением температуры вследствие уменьшения возможности структурирования.

Вязкость растворов, содержащих длинные неразветвленные цепи, с увеличением температуры может увеличиваться из-за увеличения интенсивности движения фрагментов макромолекулы, что препятствует ориентации макромолекулы в потоке. Вязкость водного раствора белка минимальна в изоэлектрической точке, в сильнокислой и сильнощелочной области, т.к. в этом случае конформации макромолекул наиболее компактны. Максимум вязкости приходится на точку, соответствующую ионизации максимального числа ионогенных групп, т.е. максимум вязкости соответствует максимуму электропроводности растворов ВМС.

Вязкость растворов высокополимеров зависит от присутствия посторонних электролитов. При прибавлении электролитов вязкость растворов ВМС вначале падает, затем практически не меняется.

Опыт показывает, что изменение вязкости в значительной мере, зависит от валентности ионов, противоположных заряду коллоидной частицы. Так, если золь агар-агара заряжен отрицательно, эффект изменения его вязкости будет вызываться положительно заряженными ионами- катионами.

Вязкость растворов высокомолекулярных соединений зависит от способа приготовления и меняется со временем. С течением времени в растворах биополимеров происходит их структурирование что естественно, приводит к увеличению вязкости.

Вязкость обычной жидкости не зависит от давления, причем истечение их начинается при любом, даже очень малом давлении. Истечение же растворов ВМС начинается лишь после того как давление достигнет

Определенной величины. Объясняется это тем, что частицы ВМС, обладая, как правило удлиненной формой, преграждают путь слоям движущейся жидкости и нарушают правильное течение их. Повышенное внешнее давление вызывает ориентацию частиц параллельно потоку, т.е. преодолевает образующиеся внутри жидкости структуры из макромолекул.

Таким образом, вязкость растворов ВМС сложным образом связана с формой и структурой макромолекул, так и между ними. Это необходимо учитывать при работе с биологическими средами и при описании их движения в организме, особенно в капиллярах.

Отношение вязкости исследуемой жидкости к вязко­сти воды называется относительной вязкостью, которая обозначается z.

Приборы для измерения вязкости называются вискози­метрами. Чаще других применяются капиллярные вис­козиметры, с помощью которых вязкость определяют по скорости истечения жидкости, измеряя время истечения определенного объема жидкости или объем жид­кости, протекающий через капилляр за определенное время.

Для протекания жидкости или газа через трубку требуется некоторая разность давлений. Зависимость между объемом V жидкости (газа), протекающей за время τ через трубку длиной l , и разностью давлений Δp на концах трубки выражается формулой Пуазейля

, (1)

где r – радиус трубки;

η – вязкость жидкости или газа.

Если за время t под давлением р через капилляр длиною l и радиусом r объем жидкостиV, то вязкость равна

ɳ = pt (2)

Этим уравнением определяется так называемая нормальная вязкость, которой которой обладают чистые жидкости, истинные растворы и бесструктурные золи.

Для определения вязкости по формуле (1) необходимо, чтобы течение было ламинарным, т.е. таким, при котором слои жидкости (газа) текут, не перемешиваясь. Для вихревого (турбулентного) течения формула Пуазейля несправедлива. Чтобы при обычных условиях вихри не появлялись, трубка должна быть достаточно тонкой.

Более полно характер течения вязкой жидкости определяется кинематической вязкостью :

, где - плотность жидкости.

Применение ВМС в самых различных областях техники, в быту ширится с каждым годом. Современная жизнь практически невозможна без материалов на основе ВМС. Велико их значение и в медицине, где их применяют для создания искусственных сосудов, разнообразных протезов, при приготовлении специальных, в том числе хирургических, клеев Белки, являющиеся основой процессов жизнедеятельности всех известных организмов- высокомолекулярные соединения. Из биополимеров построены клетки всех живых организмов. Изучение физико-химических свойств ВМС важно для понимания механизмов биохимических реакций, взаимодействия лекарственных и токсических веществ с биополимерными структурами организма. Некоторые лекарственные вещества представляют собой ВМС или их растворы