Взаимодействие ВМС с растворителем.

Тема 8. Свойства растворов биополимеров.

1). Под высокомолекулярными соединениями понимают соединения, которые состоят более чем 1000 атомов и их молярная масса от 10000 до 1000000 дальтон. Полимеры – это ВМС, состоящие из большого числа одинаковых участков – мономерных звеньев. Часто два данных понятия считают и используют как синонимы.

Классификации полимеров.

По пространственному соединению звеньев полимеры разделяют на следующие категории.

Линейные (полиэтилен, каучук, целлюлоза). Данные молекулы вытянуты в одну цепочку.

Разветвленные (гликоген, крахмал). Данные молекулы имеют точки разветвления, от которых отходят 3-4 ветви. Например, гликоген имеет одно разветвление на каждые 10 звеньев.

Сетчатые, сшитые. Это полимеры, которые образуют единую связанную пространственную сетку. К таким полимерам можно отнести резину, белки.

2). Гомоцепные и гетероцепные. Если полимеры состоят из одинаковых атомов в цепи, то они называются гомоцепные (полиэтилен). Если из разных атомов – то это гетероцепные полимеры (полиамиды).

3) Органические и неорганические. По составу атомов полимеры могут быть органическими и неорганическими. Пример неорганических – поликремниевая кислота. Бывают и элементорганические. В частности, кремнийорганические и фосфорорганические соединения.

Форма макромолекул.

Поскольку макромолекулы очень велики, то они ведут себя не как единое целое, а как совокупность отдельных частей. Эти части способны принимать различные состояния. Макромолекула по своим размерам приближается к коллоидным частицам. Следовательно, она стремится уменьшить свои поверхностные размеры – превратиться в шар. Это достигается за счет вращения структурных звеньев, в результате чего молекула сворачивается в клубок. Такая структура называется глобулярной.

Взаимодействие ВМС с растворителем.

При контакте полимера и растворителя наблюдается набухание. Набуханием называется процесс проникновения растворителя в полимерное вещество, сопровождаемый увеличением объема и массы образца.

Степень набухания.

Количественной мерой набухания является степень набухания. Она может иметь объемное и массовое выражение.

.

Ограниченное и неограниченное набухание.

В зависимости от ряда факторов набухание может быть ограниченным и неограниченным. При ограниченном набухании a достигает предельного значения, после чего не зависит от времени. Так набухают крахмал и желатин в теплой воде. При неограниченном набухании a сначала возрастает, а затем падает до нуля в результате постепенного растворения образца. Так набухает желатин в горячей воде, или натуральный каучук в бензине.

Стадии набухания.

Набухание протекает в две стадии. В начале набухания происходит специфическое взаимодействие молекул растворителя и ВМС с образованием новых межмолекулярных стадий. На второй стадии происходит частичное (при ограниченном) или полное (при неограниченном) высвобождение молекул из полимерной сетки.

Факторы, влияющие на набухание.

Температура.

С ростом температуры набухание увеличивается. Для желатина, например, оно может перейти от обратимого к необратимому.

Сродство с растворителем.

В зависимости от природы полимера и растворителя набухание происходит по принципу «подобное в подобном». Так, полярные полимеры: белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, лучше набухают в воде, чем в спирте и бензоле. Каучук и полиэтилен – наоборот.

Жесткость цепи.

Хуже всего набухают сшитые полимеры, например, резина. Гораздо лучше набухают свободно-сочлененные полимеры.

Влияние рН на набухание белков.

Влияние рН больше всего сказывается на набухании белков, поскольку они являются полиамфолитами. Полиамфолиты – полимеры, которые при диссоциации образуют одновременно ионы Н⁺ и ОН^‑. В зависимости от значения рН раствора, полиамфолит может быть заряжен как положительно, так и отрицательно. Характеризуются изоэлектрической точкой (ИЭТ) – это значение рН, при котором число отрицательно заряженных групп становится равно числу положительно заряженных групп, т.е. суммарный заряд становится равен нулю. Наименьшее набухание белков наблюдается в изоэлектрической точке, поскольку в этом состоянии глобула белка наиболее плотная и из-за отсутствия заряда наименее гидратирована.

Поиск по сайту: