Свойства растворов вмс общие с коллоидными растворами

Растворы полимеров имеют общие свойства с коллоидными растворами. К ним относятся:

• Одинаковая степень дисперсности:

Для ВМС Д = 10 ⁸ – 10 ⁹ м ^–1

Для коллоидных частиц Д = 10 ⁷ – 10 ⁹ м ^–1

• Малая скорость диффузии

• Не способность макромолекул проникать через полупроницаемые мембраны

Особые свойства растворов вмс

• Аномально высокая вязкость

• Более высокое осмотическое давление, чем рассчитанное по уравнению Вант-Гоффа

• Защитное действие ВМС по отношению к коллоидным растворам

• Явление коацервации

• Способность к желатинированию (структурированию)

Вязкость растворов вмс

Растворы полимеров обладают более высокой вязкостью по сравнению с растворами низкомолекулярных соединений.

Основные причины:

 длинные разветвленные макромолекулы не способны ориентироваться в одном слое текущей жидкости, попадая в слои, текущие с меньшей скоростью, они замедляют течение жидкости, что приводит к увеличению вязкости;

 в результате сольватации макромолекул в растворах уменьшается доля свободного растворителя, что приводит к уменьшению текучести раствора;

в концентрированных растворах ВМС макромолекулы образуют внутренние структуры, иммобилизирующие часть растворителя, что приводит к резкому повышению вязкости.

Аномально высокую вязкость в концентрированных растворах полимеров называют структурной.

Структурная вязкость имеет особенности:

• Увеличивается со временем.

В результате теплового движения макромолекул несольватированные участки молекул сближаются, возникают межмолекулярные связи, что приводит к образованию ассоциатов и иммобилизации растворителя. Изменяется при механическом воздействии. Это явление называется тиксотропией.

Тиксотропия – это свойство концентрированных растворов ВМС обратимо изменять вязкость под влиянием механического воздействия. При встряхивании или перемешивании концентрированных растворов ВМС механически разрушаются непрочные внутренние структуры, вязкость уменьшается.

Например: протоплазма клетки, синовиальная жидкость, хрусталик глаза обладают тиксотропными свойствами.

Осмотическое давление растворов вмс.

Осмотическое давление растворов ВМС выше, чем рассчитанное по уравнению Вант-Гоффа. Это объясняется следующими причинами:

• Макромолекулы, благодаря гибкости, образуют петли и сегменты, которые ведут себя как отдельные кинетические единицы. Таким образом, в растворе ВМС осмотически активными частицами являются не макромолекулы, а их сегменты. Чем больше гибкость полимера, тем больше сегментов и соответственно выше осмотическое давление раствора.

• Врезультате сольватации макромолекул часть растворителя связывется, поэтому уменьшается доля свободного растворителя и увеличивается концентрация раствора, а, следовательно, и осмотическое давление.

Зависимость осмотического давления от концентрации для растворов НМС (1) и растворов ВМС (2)

Защитное действие вмс в коллоидных растворах.

Введение в коллоидные растворы полимеров значительно повышает их устойчивость. Такое явление называется коллоидной защитой. Защитным действием обладают белки, углеводы, пектины, а для систем с неводной средой – каучук. Защищенные золи более устойчивы к действию электролитов. Механизм защитного действия зависит от строения полимера. Глобулярные гидратированные (сольватированные) белковые молекулы адсорбируются на коллоидных частицах, сообщая им дополнительные факторы устойчивости – заряд и мощную сольватную оболочку.

Схема коллоидной защиты для глобулярных биополимеров

Если полимер имеет фибриллярное (асимметричное) строение, то, наоборот, коллоидные частицы адсорбируются на полимерных цепочках и не могут приближаться на расстояние, при котором действуют межмолекулярные силы.

Схема коллоидной защиты

для фибриллярных биополимеров

Количественной характеристикой защитного действия белков является «золотое число» (предложил Зигмонди) – это количество мг белка, которое необходимо добавить к 10 мл красного золя золота, чтобы предотвратить его коагуляцию (изменение его окраски в синюю) при добавлении 1 мл раствора NaCl с  = 10 %.

Чем меньше «золотое число», тем выше защитное действие полимера.

Коллоидная защита выполняет важную биологическую функцию.

• Благодаря защитному действию белков крови, нерастворимые в крови вещества: соли (оксалаты, фосфаты и т.д.), холестерин, биллирубиновая известь находятся в диспергированном состоянии и могут переноситься по сосудам током крови.

• В молоке фосфат кальция находится в диспергированном состоянии благодаря защитному действию белка казеина.

• В фармации многие лекарственные формы, полученные в коллоидном состоянии, стабилизируются полимерами. Например, протаргол и колларгол – это коллоидные растворы серебра и оксида серебра, защищенные белками.

Астабилизация – уменьшение устойчивости коллоидного раствора при введении недостаточного количества полимера (меньше «золотого числа»). Происходит адсорбция большого количества коллоидных частиц на полимере, что приводит к седиментации крупных и тяжелых агрегатов (рис.16).

Схема астабилизации

В организме снижение белков в плазме крови при нарушении обменных процессов приводит к развитию почечно-каменной и желчно-каменной болезням, остеохондроза, атеросклероза и т.д.