Вязкость.

Растворы ВМВ отличаются аномально высокой вязкостью, или внутренним трением, обусловленного силами сцепления между макромолекулами растворителя, а также силами сцепления гидрофильных макромолекул белка или полисахарида с низкомолекулярным растворителем. Большое значение при этом имеет гибкость молекул ВМВ, определенная структура макромолекул, а также образование ассоциатов. Поэтому при протекании жидкости через трубу, а крови – через сосуд, разные ее слои, располагающиеся концентрически от стенки сосуда к его середине, движутся с разной скоростью. У стенок слой молекул неподвижен. Следующие слои движутся с все большей скоростью, постоянной для каждого слоя. Отдельные части макромолекул могут перемещаться с различными скоростями, что создает дополнительную (т.н. гидродинамическую) вязкость.

С увеличением концентрации вязкость растворов ВМВ резко возрастает, т.к. при этом растворенные частицы образуют структуры. Объем свободного растворителя быстро уменьшается, т.к. часть его находится в петлях структур. При увеличении внешнего давления структуры разрушаются, растворитель высвобождается и вязкость уменьшается. Когда все структуры окажутся разрушенными, растворы ВМВ будут подчиняться постулату Ньютона и закону Пуазейля, поэтому аномальная вязкость этих растворов называется структурной вязкостью. Увеличение вязкости, связанное с изменением концентрации при растворении полимера принято характеризовать удельной вязкостью, которая показывает, на какую величину повышается вязкость раствора ВМВ на единицу вязкости дисперсионной среды: _уд=(-₀)/ ₀. _уд зависит от концентрации раствора ВМВ и от его молекулярной массы.

Ученым Штаудингером была установлена зависимость удельной вязкости от молекулярной массы полимера:

_уд=КМС, где:

К – константа;

С – концентрация ВМВ в растворе;

М – молекулярная масса ВМВ.

По уравнению Штаудингера можно рассчитать удельную вязкость для биополимеров, макромолекулы которых имеют вытянутую структуру. Для сферических частиц _уд рассчитывается по уравнению Эйнштейна:

_уд=2,5·n·(V₁/V), где:

n – число частиц ВМВ в определенном объеме;

V – общий объем раствора;

V₁ – объем макромолекул.

Методы анализа, основанные на определении вязкости, называются вискозиметрическими. Они используются в медицине с целью диагностики заболеваний и выяснения механизма болезней.

Вискозиметрия.

Вискозиметрия объединяет методы, устанавливающие зависимость вязкости растворов ВМВ от концентрации раствора и молекулярной массы полимера. В вискозиметрии используют прибор вискозиметр.

Вискозиметр (его рисунок).

1 – капиллярный канал

2 – верхняя метка

3 – нижняя метка

4 – отверстие широкого колена (во время заполнения прибора жидкостью закрывается пробкой)

5 – отросток

Для определения относительной вязкости раствора ВМВ с помощью вискозиметра устанавливают время истечения чистого растворителя (t₀) и раствора ВМВ (t_Х) через определенный участок капилляра вискозиметра. Рассчитывают относительную вязкость по формуле:

_отн=(t_Х·p_Х)/( t₀·p₀), где:

₀ и _X – плотности чистого растворителя и раствора ВМВ соответственно.

Далее с помощью калибровочных графиков зависимости _отнС(ВМВ) и _отнМ(ВМВ) методом интерполирования определяют концентрацию раствора и среднюю молекулярную массу полимера.