Вопрос 75.Природа растворов вмс. Теория Каргина. Свойства растворов вмс общие с истинными растворами. Полиамфолиты. Изоэлектрическое состояние.

Растворы высокомолекулярных соединений ранее относили К коллоидным, поскольку они, подобно коллоидным растворам, характеризовались следующими свойствами: малой скоростью диффузии растворенных частиц и неспособностью их проникать через полунепроницаемую перегородку; медленным течением всех процессов, протекающих в растворе; влиянием малых доба­вок посторонних веществ на свойства растворов.

Исследованиями Штаудингера, а затем Каргина было дока­зано, что полимеры образуют истинные растворы. Малая ско­рость диффузии растворенных частиц, медленное течение всех процессов в растворе были объяснены большими размерами молекул полимеров и особенностями их химического строения.

При растворении низкомолекулярных соединений скорости диффузии растворенного вещества в растворитель и растворителя в растворимое ве­щество обычно близки по величине, и поэтому растворение происходит быстро.

Гидратация (от др.-греч. ὕδωρ — вода) — присоединение молекул воды к молекулам или ионам.

Гидратация органических соединений происходит по кратным связям; в случае циклических соединений гидратация приводит к раскрытию циклов. Обычно эти реакции происходят в присутствии щелочей, кислот или гетерогенных катализаторов (каталитическая гидратация).

Свойства растворов ВМС, характерные для истинных растворов:

• гомогенность;

• термодинамическая устойчивость;

• самопроизвольность образования (растворяются в определенных

жидкостях, не требуя стабилизаторов);

• обратимость коагуляции.

Амфотерные ионообменные смолы, полиамфолиты — сетчатые полимеры, способные к обмену как анионов, так и катионов при контакте с растворами электролитов.

Изоэлектрическим состоянием называется состояние вмс, при котором коллоидные частицы не имеют электрического заряда. Изоэлектрическое состояние имеет место у коллоидных систем, частицы которых могут изменять знак заряда при изменении концентрации водородных ионов в растворе; такие частицы называются амфотерными.

Основные положения теории Каргина:

1. Полимеры образуют истинные р-ры, т.е. гомогенные системы, в которых частицами дисперсной фазы являются макромолекулы, а не мицеллы. Хотя р-ры ВМС по степени дисперсности приближаются к коллоидным системам, но они не гетерогенны. Это связано с их ассиметричностью. Такая макромолекула не имеет поверхности раздела со средой. Кроме того, макромолекулы в р-рах окружены мощной сальватной оболочкой. При таких условиях система гомогенна из-за отсутствия физической поверхности раздела между фазой и средой.

2. В концентрир-ых р-рах полимеров появляется вероятность столкновения макромолекул, что приводит к образованию ассоциатов за счет взаимодействия между участками, лишенными сальватных оболочек. В отличие от мицелл, ассоциаты существуют кратковременно, распадаются и вновь образуются в различных участках объема системы и не являются постоянными кинетическими единицами.

Общие св-ва с истинными р-рами НМС:

1. Самопроизвольность образования р-ров ВМС, причины:

А)при образовании р-ра ВМС система переходит из гетерогенного состояния в гомогенное, что приводит к уменьшению поверхностной энергии и увеличению энтропии

Б)растворение полимеров – экзотермический процесс, т.к. сопровождается сальватацией(гидратацией) соответствующих групп атомов

2. Термодинамическая устойчивость – это способность сохранять агрегативную устойчивость длительное время при неизменных внешних условиях. Обусловлена гомогенностью р-ров ВМС и самопроизвольным образованием р-ров, которое сопровождается уменьшением свободной энергии.

3. Обратимость р-ров ВМС – способность обратимо изменять твои свойства при изменении определенных факторов. Примеры обратимости: высаливание – при добавлении электролита в р-р ВМС разрушается гидратная оболочка белка, макромолекулы слипаются и выпадают в осадок; лиофильная сушка – быстрое удаление растворителя при низких давлениях и температуре из р-ра биополимера.

Полиамфолиты – сетчатые полимеры, способные к обмену как анионов, так и катионов при контакте с растворами электролитов. Кислотные и основные группы смол могут взаимодействовать между собой, образуя солевые связи.

Так как белки несут на себе и положительные, и отрицательные заряды, то их количественное равенство и есть ИЗОэлектрическое состояние. Положительные заряды обеспечиваются свободными аминогруппами, отрицательные - карбоксильными группами.

Изоэлектрическим состоянием называется состояние золя, при котором коллоидные частицы не имеют электрического заряда.