Специфические свойства ВМВ

Они зависят от пространственней структуры, гибкости молекул, наличия

большого количества сизей. И специфическим свойствам относятся набухание,

вязкость, осмотическое давление.

Набухание.

Набухание - это процесс поглощения и низкомолекулярного растворителя высокомолекулярным веществом.

Различают два вида набухания:

• ограниченное сопровождающееся увеличением объема и массы полимера.

• неограниченное сопровождающееся растворением полимера.

Вид набухания определяется природой ВМВ. Так, чем больше в составе молекулы ВМВ гидрофильных полярных группировок (карбоксильная группа -СООН, гидроксогруппа -ОН, меркантильная группа -SН, аминогруппа –NH₄ и те производные), тем больше вероятность неограниченного набухания. Также лучше набухают полимеры с линейной структурой макромолекул. На степень набухания оказывают влияние природа и концентрация электролита. Так, анионы способствуют набуханию в большей степени, чем катионы. Анноны по способности увеличивать степень набухания располагаются: SO₄^2-<CI^-<NO₃^-<Br^-<I^-<SCN^- (степень набухания в этом ряду увеличивается, а степень гидратированностн уменьшается; с увеличением радиуса уменьшается степень гидратированности, поэтому Вr^- перед I^-). Из катионов К⁺, Nа⁺ способствуют набуханию, а Са^2- - препятствую набуханию. Молекулы низкомолекулярного вещества проникают в свободное пространство макромолекул ВМВ н в пространство между макромолекулами. В результате внутри макромолекул и между ними раздвигаются звенья, связи между макромолекулами ослабевают, и макромолекулы могут перемещаться в раствор. При этом идет односторонняя диффузия, ВМВ увеличивается в объеме, увеличивается его масса. Одно и то же вещество может набухать в нескольких растворителях, но в разной степени. Так, каучук лучше набухает в сероуглероде СS₂ и трихлорметане CCI₃H, и хуже в эфире или нитробензоле C₆H₅NO₂.О набухании судят по приращению объема DV=V-V₀ или по приращению массы m=m-m .Характеристикой процесса набухания является степень набухания (а), которая показывает, отношение прироста объема или массы набухшего геля к его первоначальному объему или массе а=m-m₀/m₀ или

а = (V-V₀₎ /V₀

Набухание - экзотермический процесс, причем наибольшее количество тепла выделяется в начале процесса (при сольватации полимера).

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 слои молекул неподвижен. Следующие слои движется с все большей скоростью, постоянной для каждого слоя. Отдельные части макромолекул могут перемешаться 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 уменьшаете, 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 Пуазеля, 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: n_уд=n-n₀/n₀ зависит от концентрации раствора ВМВ и от его молекулярной массы. Ученым Штаудингером была установлена зависимость удельной вязкости от молекулярной массы полимера

n_уд = KMC где:

К- конcтанта;

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 n_уд рассчитывается по уравнению Эйнштейна:

n_уд =2.5*n*V₁/V где:

n - число частиц ВМВ в определенном объеме;

V - обший объем раствора

v₁ -обьем макромалекул

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

Вискозиметрия.

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

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:

n_{отн =} t_х* p_x/t_0* p₀

ро и рх - плотности чистого растворителя и раствора ВМВ соответственно.

Далее с помощью калибровочных графиков зависимости n_отн ~ C(ВМВ) и

n_отн ~М(ВМВ) методом интерполирования определяют концентрацию раствора и среднюю молекулярную массу полимера.

Поиск по сайту: