Новости

Растворы высокомолекулярных соединений

 

Высокомолекулярные вещества обладают большим (не ниже 10 000-15 000) молекулярным весом и весьма крупными размерами молекул. У линейных (цепных) молекул высокомолекулярных соединений, имеющих поперечник в несколько десятых нанометра, длина достигает нескольких сотен нанометров.

К числу высокомолекулярных соединений принадлежат белки, ферменты, целлюлоза и ее эфиры, крахмал, декстрины, пектины, камеди, растительные слизи и другие высокомолекулярные углеводы, многие естественные смолы и т. п.

В настоящее время растворы высокомолекулярных соединений рассматриваются как разновидность истинных растворов. Как и другие истинные растворы, растворы высокомолекулярных соединений являются гомогенными (однофазными) молекулярно- или ионнодисперсными системами. Элементарными структурными единицами в этих системах являются гигантские молекулы - макромолекулы высокомолекулярных соединений: или их ионы. Степень дисперсности в растворах высокомолекулярных соединений имеет порядок 106-107 см-1.

Растворы высокомолекулярных соединений обычно получают путем постепенного неограниченного набухания исходного вещества в подходящем растворителе.

Набухание - самопроизвольный процесс, характеризующийся постепенным поглощением больших количеств растворителя и одновременным значительным увеличением (до 10-15-кратного) объема набухающего тела.

При приготовлении растворов из многих порошкообразных высокомолекулярных соединений, обладающих способностью значительно набухать в данном растворителе, часто приходится считаться с тем, что при неудачном смешении с растворителем набухающее высокомолекулярное вещество, имеющее вид порошка, образует комки, плохо взаимодействующие с жидкостью и в лучшем случае лишь чрезвычайно медленно переходящие в раствор.

Для предупреждения комкования необходима правильная методика смешения порошкообразного материала с растворителем. Если процесс набухания происходит не слишком быстро, то порошкообразное вещество непрерывно перемешивают с постепенно прибавляемой жидкостью в ступке или осторожно (не слишком быстро) высыпают на поверхность жидкости с таким расчетом, чтобы воздух мог свободно выйти через еще несмоченные участки порошкообразной массы. Если процесс набухания происходит короткое время, то выгоднее воспользоваться другим приемом - смочить растворяемый материал растворителем, чтобы таким образом вытеснить жидкостью воздух, находящийся в порошкообразном материале.

Вязкость растворов высокомолекулярных соединений изменяется в весьма широких пределах в зависимости от концентрации температуры, наличия примесей, а также внешних механических воздействий (взбалтывание, перемешивание). По характеру вязкости даже относительно малоконцентрированные растворы высокомолекулярных соединений должны быть отнесены к числу структурированных систем. Длинные нитевидные молекулы, связанные с растворителем и перепутанные друг с другом, образуя сложную сетку, являются причиной аномально высокой вязкости растворов. Повышение температуры, увеличивающее подвижность макромолекул, уменьшающее степень связи их с растворителем и уменьшающее вязкость растворителя, несколько снижает вязкость растворов высокомолекулярных соединений. Механические воздействия приводят к обратимому явлению тиксотропии, т. е. к разрушению структурных сеток, вызывающему временное, подчас значительное уменьшение вязкости системы.

Вследствие значительной вязкости растворов высокомолекулярных соединений процеживание их возможно лишь сквозь крупнопетлистые сетки - марлю, марлю с ватой, ткани, сита. Фильтрование возможно лишь для малоконцентрированных и обычно нагретых растворов или при применении давления.

Прибавление к растворам высокомолекулярных соединений других ингредиентов, растворимых в том же растворителе, может приводить к десольватации растворенного высокомолекулярного вещества и вследствие этого к выделению его в осадок (высаливание). Иногда в роли «высаливающего» вещества оказываются не только соли, но и неионизированные вещества, например, спирт, ацетон и т. п. Высаливающее действие осадителей высокомолекулярных соединений обычно является следствием их собственной сольватации за счет макромолекул. Растворитель, затраченный на сольватацию осаждающего вещества, теряет способность участвовать в растворении первоначально растворенного вещества.

При изготовлении сложных растворов, содержащих одновременно высокомолекулярные соединения и вещества, которые обладают высаливающим действием, целесообразно делить растворитель на две части и использовать одну из них для растворения высокомолекулярного соединения, другую - для веществ, оказывающих высаливающее действие. Оба полученных раствора смешивают друг с другом. Если концентрация высаливающих ингредиентов не очень велика, можно растворять высокомолекулярное соединение (обязательно в первую очередь) в чистом растворителе, а затем в полученном растворе растворять вещества с высаливающим действием. При обратном порядке работы, а также при растворении высокомолекулярного вещества в растворе высаливающих соединений растворение, как правило, сильно затруднено.



28.06.2015