Высокомолекулярные соединения и их растворы (молекулярные коллоиды)

Коллоидные растворы классифицируют по способности сухого остатка, полученного при осторожном выпаривании, растворяться в чистой дисперсионной среде. Системы, сухой остаток которых не способен самопроизвольно диспергироваться в дисперсионной среде, называются необратимыми (например, лиозоли металлов, гидрозоли иодида серебра и др.). Обратимыми коллоидными системами называются системы, у которых сухой остаток при соприкосновении со средой обычно сначала набухает, а затем самопроизвольно растворяется и образует прежнюю дисперсию (например, раствор желатины в воде или каучука в бензоле). Обратимость или необратимость коллоидной системы определяется отношением дисперсной фазы к дисперсионной среде. Дисперсная фаза обратимых коллоидов молекулярно взаимодействует с дисперсионной средой и поэтому способна в ней растворяться. По этому признаку дисперсные системы Делят на две основные группы лиофильные (обратимые) системы (истинно лиофильные и поверхност-но-лиофильные) и лиофобные (необратимые) системы. Если же дисперсионной средой системы является вода, эти два класса можно назвать соответственно гидрофильными и гидрофобными системами. Отсюда следует, что лиофобные коллоидные растворы являются типичными коллоидными системами, а лиофильные системы представляют собой не что иное, как растворы высокомолекулярных соединений. Существуют и промежуточные системы, которые трудно отнести к какому-либо одному из названных классов, например, золь 8102 и золи гидроксидов некоторых металлов. Лиофильные системы устойчивы, т. е. стабильны во времени, лиофобные системы неустойчивы и постепенно [c.17]

Высокополимерные и высокомолекулярные соединения (ВМС) и их растворы занимают особое место в коллоидно-химической классификации. Растворы ВМС, являясь, по существу, истинными молекулярными растворами, обладают в то же время признаками коллоидного состояния. При самопроизвольном растворении ВМС диспергируются до отдельных макромолекул, образуя гомогенные, однофазные, устойчивые и обратимые системы (например, растворы белка в воде, каучука в бензоле), принципиально не отличающиеся от обычных молекулярных растворов. Однако размеры этих макромолекул являются гигантскими по сравнению с размерами обычных молекул и соизмеримы с размерами коллоидных частиц. Приведенные на стр. 13 данные показывают, что размеры макромолекул (гликоген) могут быть не меньшими, а иногда большими, чем размеры обычных коллоидных частиц (золь Аи) и тонких пор. Поскольку дисперсность, как мы уже видели, существенно влияет на свойства системы, очевидно, что растворы ВМС должны обладать рядом признаков, общих с высокодисперсными гетерогенными системами. Действительно, по целому ряду свойств (диффузия, задержка на ультрафильтрах, структурообразование, оптические и электрические свойства) растворы ВМС стоят ближе к коллоидным системам, нежели к молекулярным растворам. Поскольку растворы ВМС диалектически сочетают свойства молекулярных растворов и коллоидных систем, целесообразно называть их, по предложению Жукова, молекулярными коллоидами, в отличие от другого класса, — типичных высокодисперсных систем — суспензоидов [1]. [c.14]

Гидрофобные коллоиды, частицы которых по своим размерам намного больше обычных молекул, очень неустойчивы. Поэтому максимально достижимая концентрация частиц в таких коллоидах сравнительно невелика. Например, в золях золота значение с не может быть выше чем 10 частиц в 1 см раствора, что при комнатной температуре кТ эрг), согласно уравнению (3.6), соответствует Р = 40 дин/см , или 4-10 атм. Столь малое осмотическое давление нельзя измерить ни непосредственно в осмотической ячейке, ни косвенно эбулиоскопическим или криоскопиче-ским методом. Последние два метода в данном случае неприменимы еще и потому, что кипячение или замораживание неустойчивых коллоидов приводит к их коагуляции. Таким образом, размер частиц гидрофобных коллоидов невозможно определить путем измерения осмотического давления. Зато этот метод широко применяется для определения молекулярной массы высокомолекулярных соединений (т. е. лиофильных систем), что обусловлено меньшим размером их молекул и большей устойчивостью их растворов по сравнению с гидрофобными коллоидами. Устойчивость раство- [c.43]

ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ИХ РАСТВОРЫ (МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОЛЛОИДЫ) [c.303]

КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИИ И ИХ РАСТВОРОВ (МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОЛЛОИДЫ) [c.294]

Благодаря работам советских и зарубежных ученых было установлено, что коллоидные системы, известные ранее под названием лиофильных золей, на самом деле являются не золями, а истинными растворами высокомолекулярных соединений (ВМС), т. е. гомогенными системами молекулярно- или ионно-дисперсными. В растворах этих соединений взвешенными частицами являются не мицеллы (как в случае лиофобных коллоидов), а гигантских размеров макромолекулы, молекулярный вес которых превосходит 10 ООО, а в отдельных случаях превосходит даже несколько миллионов (опыт 86). [c.175]

Название лиофильных коллоидов было присвоено веществам, обладающим резко выраженной растворимостью по отношению к определенным жидкостям. Характерной особенностью лиофильных коллоидов является то, что они самопроизвольно растворяются в этих жидкостях, без участия третьего компонента. К таким растворам относятся высокомолекулярные соединения с молекулярным весом больше 10 тысяч, например желатин, целлюлоза. [c.328]

В. ОБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ. СОЕДИНЕНИИ (МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОЛЛОИДОВ) [c.305]

Так же как и в коллоидных растворах ПАВ, в реальных растворах высокомолекулярных соединений в равновесии находятся макромолекулы и их ассоциаты — мицеллы. Крайними случаями этого равновесия являются идеальный молекулярный раствор и лиофобный золь. Между ними возможны различные переходные системы, обладающие одновременно свойствами коллоидных систем и молекулярных растворов. Для таких систем предложен термин — молекулярные коллоиды. При обычных условиях растворы высокомолекулярных соединений по своим [c.254]

Изучение свойств растворов высокомолекулярных соединений сыграло огромную роль в развитии коллоидной химии. Первые исследования диффузии, осмоса, оптических свойств коллоидов были проведены с растворами желатины, агара, целлюлозы, т. е. с растворами ВМС. При этом выяснилось, что растворы ВМС более устойчивы по сравнению с золями. В течение длительного времени это объяснялось высоким сродством растворенных веществ к растворителю (дисперсионной среде) и связанной с этим высокой сольватацией. Это нашло отражение в исторически сложившемся названии таких растворов — лиофильные золи или обратимые коллоиды в отличие от лиофобных золей — обычных (необратимых) коллоидных систем. Позднее была найдена истинная причина термодинамической устойчивости лиофильных золей — отсутствие поверхности раздела фаз и поверхностной энергии — их гомогенность. Было показано также, что, хотя свойства растворов высокомолекулярных соединений в значительной степени определяются их сродством к растворителю, доля растворителя, вошедшего в сольватные оболочки, не очень велика. Поэтому правильным следует считать термин растворы ВМС или молекулярные коллоиды , а не лиофильные золи . [c.435]

Самым старым методом такой очистки, предложенным еще Грэмом, является метод диализа. Диализом называется процесс отделения коллоидно-дисперсного вещества в растворе (золе) от молекулярно(ионно)-дисперсной его части (или, по Грэму, коллоида от кристаллоида) при помощи перегородок из полупроницаемых мембран. Процесс этот основан на способности ионов и молекул малых размеров свободно проникать через такие мембраны и неспособности к проникновению крупных коллоидных частиц и макромолекул высокомолекулярных соединений. [c.24]

В те же годы Штаудингером было доказано, что высокомолекулярные соединения являются продуктами полимеризации и поликоиденсации мономеров с образованием ковалентных связен. Он ввел понятия степени полимеризации и статистической молекулярной массы. Одновременно разными исследователями было установлено, что сольватация макромолекул почти ие отличается от сольватации молекул мономеров. Оказалось, что особенности в поведении полимеров связаны не только с большим размером молекул, но и с гибкостью полимерных цепей, вследствие чего макромолекулы способны принимать большое число конформаций. Учет этих конформаций лежит в основе созданной Марком и Куном (1928 г.) кинетической теории изолированной макромолекулы и разработанной Хаггинсом и Флори статистической термодинамики растворов полимеров. Было доказано, что лиофильность молекулярных коллоидов (растворов полимеров) объясняется не столько взаимодействием с растворителем, сколько энтропийной составляющей, обусловленной многочисленными конформациями макромолекулы, свернутой в клубок. [c.357]

Коллоидная химия. В учениях о коллоидах рассмотрены структура, свойства и поведение систем, включающих частицы относительно больших размеров, часто не взаимодействующих с окружающей средой (лиофобные коллоиды) или образующих растворы, близкие к молекулярным (растворы высокомолекулярных соединений). Коллоидная химия выделилась в самостоятельный крупный раздел физической химии благодаря бурному развитию в последние десятилетия этой области науки, ее больщой роли практически во всех процессах, связанных с жизнедеятельностью организмов, и во многих природных процессах. [c.7]

Если коллоидные частицы соединяются непосредственно поверхностями, то коагуляция будет необратимой. Если между соединяющимися частицами остаются небольшие сольватные оболочки или двойной электрический слой, образовавшийся осадок можно снова перевести в раствор. Такой процесс называется обратимой коагуляцией. Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) и некоторых органических веществ образуют на поверхности коллоидных частиц прочные адсорбционно-сольватные слои, способствующие повышению устойчивости коллоидного раствора, т. е. проявляют защитное действие. Стабилизирующее действие этих соединений способствует лиофилизации (гидрофилизации) дисперсных систем по свойствам они становятся близкими к молекулярным коллоидам (обратимы, устойчивы). Если концентрация стабилизатора недостаточна для образования адсорбционно-сольватных слоев, его защитное действие резко снижается. При очистке воды содержащиеся в ней органические коллоиды замедляют процесс коагуляции, повышая устойчивость образующихся коллоидных растворов гидроксидов алюминия и железа. [c.120]

Высокомолекулярные соединения (ВМС). К ним относятся природные и синтетические полимеры с молекулярной массой от десятков тысяч до нескольких миллионов. Это белки, полисахариды, каучук, синтетические полимеры. Размер молекул ВМС соответствует частицам коллоидной степени дисперсности. Растворы этих веществ часто называют молекулярными коллоидами, однако на самом деле ВМС образуют истинные растворы, т. е. однофазные системы. От коллоидных растворы ВМС отличает большая устойчивость, связанная с наличием в их молекулах большого количества лиофильных групп, более высокая концентрация растворов, способность сухого вещества набухать и переходить в растворенное состояние. Тем не менее растворы ВМС имеют и некоторые свойства коллоидов. [c.21]

Некоторые исследователи [73,106] проводят сравнение величин У,п, относящихся к взаимодействию частиц в чистой дисперсионной среде и в растворах полимеров, отсчитывая соответственно расстояние либо от твердой поверхности, либо от внешней границы адсорбционного слоя. При этом, естественно, нельзя сделать вывод об ослаблении (или усилении) молекулярного притяжения за счет образования полимолекулярной пленки защитного коллоида. Кроме того, если Лз < Л1 и расстояние отсчитывается от поверхности адсорбционного слоя, находят очень низкие значения энергии взаимодействия. Поэтому избранный нами путь рассмотрения вопроса о молекулярном притяжении дисперсных частиц в растворах защитных коллоидов, по-видимому, более приемлем для получения информации о влиянии высокомолекулярных соединений на устойчивость дисперсных систем. [c.60]

Напротив, лиофильные золи образуются самопроизвольно при помещении некоторых веществ в жидкость и являются гораздо более устойчивыми. Такие золи коагулируют хуже, и коагуляция их обратима (при внесении в жидкость коагулят снова может образовать золь). Обычно вещества, дающие лиофильные золи, это — высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из тысяч атомов и имеют молекулярные веса более 10 тысяч кислородных единиц. Подобные молекулы-гиганты имеют размеры коллоидных частиц, так что лиофильный золь, в сущности, является молекулярным раствором высокомолекулярного соединения, причем каждая молекула — коллоидная частица. В качестве некоторых примеров лиофильных коллоидов можно назвать растворы желатины в воде, натурального каучука в бензине, плексигласа в хлороформе. [c.11]

Физическая химия полимеров как самостоятельная область химии высокомолекулярных соединений развилась в 40-е годы на базе классической коллоидной химии [29], традиционным предметом исследования которой были, в частности, лиофильные коллоиды — природные полимеры [30]. Отказ от ряда представлений классической коллоидной химии и учет специфики строения высокомолекулярных соединений стимулировали интенсивное развитие исследований их структуры, физико-химических и механических свойств. Однако дальнейшее развитие представлений о структуре полимеров и свойствах их растворов вновь привело к необходимости рассмотрения гетерогенности этих систем на молекулярном и надмолекулярном уровнях, выражающейся в существовании различных степеней порядка в расположении макромолекул даже в аморфной фазе, существовании многофазных полимерных систем, наличии агрегатов или ассоциатов (мицелл) в термодинамически устойчивых растворах [31]. [c.9]

С начала развития коллоидной химии связь молекул дисперсионной среды с частицами дисперсной фазы — сольватация или, в частности, гидратация — рассматривается как один из основных факторов агрегативной устойчивости. После того как выяснилось, что равновесные разбавленные растворы высокомолекулярных соединений представляют собой молекулярно-дисперсные системы, казалось, что классические гидрофильные коллоиды перестали быть предметом коллоидной химии и интерес к сольватации уменьшился. Однако в последние годы опять выявилось значение рассматриваемого фактора. На новом уровне развилась коллоидная химия высокомолекулярных соединений, занимающаяся поверхностными явлениями в полимерах. Доказано значение [c.147]

Термин лиофильные коллоиды можно встретить как устаревшее название растворов высокомолекулярных соединений, представляющих собой гомогенные (однофазные) системы. Это связанно с тем, что первоначально полимеры рассматривались как особый класс коллоидных систем и им приписывали мицеллярное строение. Причиной заблуждения послужила общность многих свойств (оптич., осмотич., реологич. и др.) золей и р-ров полимеров, а также отсутствие в то время достоверных данных о молекулярном строении последних. Представления о М. как фазовых частицах было перенесено из коллоидной химии в учение о структуре полимерных тел. [c.129]

Однако стабилизация дисперсных систем значительно более эффективна при добавлении к ним поверхностно-активных веществ (ПАВ) и высокомолекулярных соединений, адсорбирующихся на границе раздела фаз. Адсорбционные слои ПАВ и высокомолекулярных соединений, обладая упругостью и механической прочностью, предотвращают слипание дисперсных частиц. Образование таких молекулярно-адсорбционных твердообразных поверхностных слоев П. А. Ребиндер назвал стру к турно-механ и чески м фактором стабилизации дисперсных систем. Этот механизм стабилизации играет основную роль при получении предельно устойчивых высококонцентрированных пен, эмульсий, коллоидных растворов и суспензий не только в неводных, но и в водных средах. Для структурно-механической стабилизации дисперсии в водной среде применяют мыла щелочных металлов, белки, крахмал, а в неводных средах — мыла щелочноземельных металлов, смолы, каучуки. Такие вещества называют защитными коллоидами. [c.325]

В результате ряда дискуссий было признано целесообразным отказаться от терминов лиофильные коллоиды и лиофильные золи , чтобы не связывать с ними представлений о мицеллярном строении этих систем, а заменить их термином растворы высокомолекулярных соединений (сокращенно—растворы ВМС). В нашем изложении мы будем следовать этому решению и лишь-иногда, в целях преемственности, будем употреблять и термин лиофильные золи в качестве синонима нового термина, а рас- смотрение специальных свойств этих систем проведем отдельно в конце курса. По мнению И. И. Жукова, эти системы рациональнее было бы именовать молекулярными коллоидами. [c.12]

Измерение характеристической вязкости высокомолекулярных соединений в разбавленных растворах не является прямым методом определения молекулярного веса. Однако путем сопоставления полученных результатов с данными других методов можно легко установить степень полимеризации вытянутых макромолекул этот метод дает средневесовой молекулярный вес. По численным значениям, получаемым из уравнения (100), можно сделать заключение о форме макромолекул в растворе, причем чем лучше растворитель, тем более вытянуты макромолекулы. Путем определения зависимости вязкости от температуры и концентрации можно различать молекулярные и мицеллярные коллоиды, а также гомеополярные и гетерополярные молекулярные коллоиды. На возможность распознавания сферо- и линейных коллоидов уже указывалось. После соответ- [c.177]

Лиофильными принято называть такие коллоиды, частицы которых в большом количестве связывают молекулы дисперсионной среды, например некоторые мыла в водной среде. Сюда относили раньше и растворы высокомолекулярных органических соединений (белки, целлюлоза и ее эфиры, каучук, многие искусственно получаемые соединения). Однако, как показало изучение внутреннего строения и свойств таких систем, производившееся в недавнее время, и, в частности, работы В. А. Каргина, Добри и Флори, эти системы представляют собой истинные растворы, т. е. молекулярно-дисперсные, а не коллоидные системы. Они являются гомогенными системами. Характерные отличия их свойств от свойств других групп истинных растворов обусловливаются в основном сильным различием в величине частиц растворителя и растворенного вещества и строением этих частиц, представляющих собой очень длинные и гибкие молекулы (цепное строение). Переход их в раствор облегчается высокой степенью сольватации. Благодаря большому размеру молекул растворы этих веществ по многим свойствам являются близкими коллоидным растворам и образуют самостоятельную группу растворов — растворы высокомолекулярных соединений. Более детально свойства этих растворов будут рассмотрены в гл. XVII ( 244). [c.508]

Растворы высокомолекулярных соединений являются термодинамически устойчивыми (лиофильными) коллоидными система-ми — молекулярными коллоидами. В соответстви с закономерностями образования лиофильных систем растворение полимеров происходит самонроизвольпо (самопроизвольное диспергирование). Термодинамическая устойчивость, обратимость лиофильных коллоидов указывают иа воз.можность применения к таким системам правила фаз Гиббса в той же форме, что и для истинных растворов. [c.320]

Высокомолекулярные вещества, растворенные в хорошем растворителе образуют термодинамически обратимые, молекулярные, гомогенные, то есть однофазные, агрегативно устойчивые системы. Однако, в плохо растворяющей или в нерастворяющей среде высокомолекулярные вещества образуют дисперсные системы со свободными поверхностями раздела, поведение которых соответствует типичным микрогетерогенным дисперсным системам. Так, макромолекулы медленно диффундируют в растворе, не проникают через полунепроницаемые мембраны. Однако по некоторым свойствам растворы высокомолекулярных соединений имеют сходство с коллоидными системами, в связи с чем растворы высокомолекулярных соединений иногда называют молекулярными коллоидами. Так, например, размеры макромолекул соизмеримы, или даже превышают размеры коллоидных частиц. Впрочем, эта соизмеримость проявляется лишь по длине макромолекул, поперечные же их размеры соответствуют размерам обычных молекул. [c.28]

В отличие от частицы суспензоида макромолекула способна изменять свою форму в весьма широких пределах. Несмотря на гомогенность молекулярных коллоидов они проявляют сходство с су-спензоидами по некоторым свойствам (например, светорассеяние и др.). Общность суспензоидов и молекулярных коллоидов не исчерпывается размерами частиц. Растворы высокомолекулярных соединений легко превращаются в гетерогенные системы при незначительном изменении состава дисперсионной среды. Например, белок, растворенный в воде, при добавлении спирта переходит в лиофобный золь. [c.73]

Растворы высокомолекулярных веществ представляют собой истинные растворы, термодинамически устойчивые и обратимые, не нуждающиеся в стабилизаторе. Частицы, содержащиеся в таких растворах, состоят не из множества малых молекул, как это имеет место у коллоидов, а представляют отдельные молекулы, правда, относительно очень больших размеров. В этом собственно и заключается отличие растворов высокомолекулярных соединений от растворов низкомолекулярных веществ. Тем не менее ряд ученых (Кройт, Бунгенберг де Йонг, И. И. Жуков, Эдельман и др.) относят растворы высокомолекулярных веществ к коллоидным растворам, причем некоторые называют растворенн те в них вещества обратимыми коллоидами (Кройт, Бунгенберг дё йонг), а некоторые — молекулярными коллоидами (И. И. Жуков, Эдельман). Нетрудно видеть, что основные особенности, присущие лиозолям, объясняются в случае растворов высокомолекулярных веществ просто большим размером молекул, приближающимся, а в некоторых случаях даже превосходящим размер коллоидных частиц. [c.416]

Однако в связи с малой весовой концентрацией (менее 1,0% и большим молекулярным весом частиц коллоидов их количество в растворе настолько, мало, что осмотическое давлегие в растворах коллоидов очень низкое. Осмотическое давление в растворах белков и других высокомолекулярных соединений,концентрация которых достигает 10—12% и более, значительнее и оказывает существенное влияние на ряд процессов в организме. Часть осмотического давления крови, обусловленная высокомолекулярными соединениями, в основном белками, называется онкотическим давлением. Оно невелико, составляя в норме всего около 0,04 атм, и тем не менее играет определенную роль в биологических процессах. Общее осмотическое давление крови достигает 7,7 атм. Осмо- [c.192]

Нет никакого сомнения и в том, что предлагаемый принцип центробежных весов возможно использовать и для осуществления определений молекулярных весов высокомолекулярных соединений и коллоидов. В этом случае необходимы высокие скорости вращения центрифуги. Кроме того, вместо чашечки весов здесь целесообразно осуществить взвешивание всей кюветы известной длины, заключающей в себе испытуемый раствор, до наступления седиментациопного равновесия. По мере оседания растворенного высокомолекулярного вещества, в связи с удалением его частиц от центра вращения, вес кюветы увеличивается на некоторую величину, на основе чего и можно вычислить молекулярный вес вещества. [c.23]

Все физико-химические методы (за исключением газовых методов, например метода В. Мейера), которыми пользуются для определения молекулярного веса обычных иизкомолекулярньгх веществ, в той или иной мере применимы и для высокомолекулярных соединений. Наряду с этим в коллоидной химии еще более широкое применение получили специфические методы, рассчитанные только на вещества с очень большим молекулярным весом. Одни из них, например методы диффузионный, седиментационный, оптический, являются общими и для лиофобных коллоидов, а другие, например вискозиметрический и метод, основанный на температуре агрегатных переходов, пригодны только для высо-кополимеоов. Только один метод—последний—дает возможность определять молекуляпные веса полимеров без перевода их в раствор, а все остальные требуют подбора такого растворителя, в котором полимер способен дать истинный раствор. [c.162]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология