Давление набухания и осмотическое давление

Среди высокомолекулярных соединений важное место занимают белки. Они играют основную роль во всех жизненных процессах, а продукты их переработки — в технике и производстве. Белки являются полимерными электролитами, так как их молекулы содержат ионогенные группы. Поэтому растворы белков имеют целый ряд особенностей по сравнению с растворами других полимеров. В состав молекул белков входят разнообразные а-аминокислоты, в общем виде формула их строения может быть записана в форме КНг — К — СООН. В водном растворе макромолекула представляет амфотерный ион КНз — К — СОО . Если числа диссоциированных амино- и карбоксильных групп одинаковы, то молекула белка в целом электронейтральна. Такое состояние бедка называют изоэлектрическим состоянием, а соответствующее ему значение pH раствора — изоэлектрической точкой (ИЭТ). Чаще всего белки — более сильные кислоты, чем основания, и для них ИЭТ лежит при pH < 7. При различных pH изменяется форма макромолекул в растворе. В ИЭТ макромолекулы свернуты в клубок вследствие взаимного притяжения разноименных зарядов. Б кислой и щелочной средах в макромолекуле преобладают заряды только одного знака, и вследствие их взаимного отталкивания молекулы распрямляются и существуют в растворе в виде длинных гибких цепочек. Поэтому практически все свойства растворов белков проходят через экстремальные значения в изоэлектрическом состоянии осмотическое давление и вязкость минимальны в ИЭТ и сильно возрастают в кислой и щелочной средах вследствие возрастания асимметрии молекул, минимальна также способность вещества к набуханию, оптическая плотность раствора в ИЭТ максимальна. Изучение всех этих свойств используется для определения изоэлектрической точки белков. [c.443]

Набухание всегда сопровождается возникновением давления набухания, которое в отдельных случаях достигает десятков н даже сотен мегапаскалей. Давление набухания эквивалентно внешнему давлению, которое нужно приложить, чтобы остановить увеличение объема набухающего вещества. Оно аналогично осмотическому давлению [см. уравнение (IV. 45)] [c.314]

Не менее важное значение имеет водородный показатель в химической технологии. В частности, под влиянием pH могут изменяться растворимость, фильтрация. вязкость, поверхностное натяжение, осмотическое давление, набухание и другие свойства. Вот почему определение концентрации водородных ионов (точнее,, измерение pH) нашло применение во всех областях не только биологии, но и химии, агрохимии, биохимии, почвоведения, физиологии растений и животных, микробиологии, медицины и в других областях науки и практики. [c.206]

Полагают, что основной причиной разрушения при сульфатной коррозии служат не только физические силы кристаллизации, сколько осмотические силы, связанные с усадкой и набуханием в цементе алюминатов. В связи с этим сульфатостойкость можно повысить снижением осмотического давления поровой жидкости путем связывания максимально большого количества извести в период ранней гидратации. Растворы сульфата алюминия и аммония оказыва- [c.369]

Нри изоэлектрической точке не происходит передвижения молекул под действием внешнего электрического поля, наблюдается минимальная вязкость раствора, максимальное светорассеяние и набухание, наибольшее осмотическое давление. [c.152]

Набухание полимеров сопровождается возникновением давления набухания ( 5- 10 —10- 10 Па), механизм возникновения которого подобен механизму возникновения осмотического давления. Это явление следует иметь в виду при работе с полимерами, контактирующими с растворителями. [c.296]

Давление, возникающее при диффузии молекул растворителя внутрь полимера (как внутрь осмотической ячейки), называют давлением набухания (оно аналогично осмотическому давлению растворителя). [c.194]

Положение изоэлектрической точки можно определить также и косвенно, путем исследования зависимости от pH свойств, определяющихся зарядом, а отсюда и формой полииона в растворе — вязкости, набухания, осмотического давления, светорассеяния. Кривая, характеризующая зависимость этих свойств от pH, в изоэлектрической точке обнаруживает четко выраженный экстремум. [c.145]

Помимо методов электрометрического титрования и электрофореза, положение изоточки белков иногда определяется по ряду свойств, косвенно связанных с зарядом частиц — по вязкости, набуханию, осмотическому давлению, оптическому вращению, кривые зависимости которых от рн обладают минимумом в изоточке. [c.116]

Автор исследовал осмотическое давление в широком интервале температур до критической точки. Результаты его исследований (рис, 87) в согласии с данными по набуханию, растворению и т. д. показывают, что существуют две области температур, в которых осмотическое давление следует уравнению Клапейрона область ОА температур, при которых система агрегирована [c.317]

Величина А)Л1 для растворов полимеров может быть определена экспериментально по значениям относительного давления пара, осмотического давления раствора и давления набухания. [c.357]

Итак, хорошие растворители — это жидкости, смешение которых с полимером сопровождается большими изменениями химических потенциалов компонентов и свободной энергии всей системы, большими значениями осмотического давления и давления набухания, положительными значениями вторых вириальных коэффициентов. Плохие растворители — это жидкости, при смешении которых с полимером наблюдаются небольшие изменения химических потенциалов компонентов и свободной энергии системы, малые осмотические давления и давления набухания и отрицательные значения вторых вириальных коэффициентов. [c.313]

На скорость застудневания растворов полимеров-амфолитов (белков) значительное влияние оказывает и pH среды, как это имеет место в отношении других явлений и свойств этих систем— высаливания, набухания, осмотического давления, вязкости,—что говорит о единой причине всех этих явлений, связанной с изменением структуры систем под влиянием ионов Н+ и ОН . Наи- большей скорости застудневание в них достигает в изоэлектрической точке. [c.227]

Сама первоначальная теория Доннана в приложении к двум растворам, разделенным мембраной (один из которых содержит коллоидальные электролиты и находится под повышенным осмотическим давлением П), практически совершенно строга термодинамически. Однако перенесение ее на смолу сопровождается введением ряда сомнительных нетермодинамических допущений. Представление химической свободной энергии и давления в качестве отдельных слагаемых, проведенное Доннаном, не вызывает возражений, поскольку небольшое гидростатическое давление П не оказывает заметного влияния на межионные силы. Однако приложение модели Доннана к смолам включает соответствующее предположение о том, что энергия набухания (благодаря растяжению полимерной сетки) зависит только от общего объема смолы, тогда как слагаемое химической свободной энергии полностью определяется номинальной моляльностью ионов. Хотя это и весьма разумное предположение (подтвержденное рядом экспериментальных данных см. раздел III, 3), легко можно представить себе возможные исключения, когда перекрестными членами пренебречь нельзя. Кроме того, чтобы получить практически удобное выражение, необходимо принять, что ионы несжимаемы — предположение в общем допустимое, но способное привести к значительным ошибкам при высоких давлениях и очень большом различии ионов по сжимаемости. (Недавно Холм [57] приступил к детальной разработке точной теории обменных равновесий на основе доннановской модели, однако выигрыш в строгости в значительной степени обесценивается необходимостью введения специально определенных коэффициентов активности. Для практических целей приходится [c.134]

Таким образом, по данным набухания, осмотического давления, давления пара над раствором и некоторым [c.125]

Осмотическое давление ксилемного сока обычно ниже 2 бар Ц4, ИЗ, 523], тогда как у флоэмного сока оно может достигать гораздо более высоких значений [824]. Отсюда следует, что в этих двух типах тканей относительное значение осмотической и матричной составляющих потенциала различно. Во флоэме обычно наблюдаются положительные давления. Отмечались случаи, когда величина Р достигала 30 бар [824]. Возможно, что в нормальных условиях отрицательные давления во флоэме либо не возникают вообще, либо если и возникают, то на короткое время. В ксилеме положительные давления не превышают 1—2 бар [402], обычно же там существуют значительные отрицательные давления. Их можно связать либо с той составляющей полного водного потенциала, которая определяется давлением, либо с матричной его составляющей. Первая из них выражает, как известно, внешнее давление газа, или давление набухания , обусловливающее развитие положительных давлений. Поэтому отрицательное давление, развивающееся в ксилеме, когда вода в ней находится в состоянии натяжения, следует приписать матричной составляющей полного водного потенциала. [c.163]

Наряду с отмеченными эффектами при контакте полярного растворителя с ионитом наблюдается сольватация ионов, обусловленная электростатическим взаимодействием заряженных ионов с ди-польными молекулами растворителя. Чем меньше дипольный момент растворителя, тем меньше склонность ионита к сольватации. С уменьшением диэлектрической постоянной растворителя увеличивается электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными ионами, что способствует образованию ионных пар и ассоциации, а также уменьшению осмотической активности ионов и разности осмотических давлений. Все эти факторы уменьшают степень набухания, но при этом силы отталкивания между фиксированными ионами возрастают до тех пор, пока не будут нейтрализованы в результате ассоциации с противоиона-ми [1]. [c.374]

Конечное содержание влаги в покрытии является функцией активности воды во внешней среде. Адсорбция влаги покрытием прекращается, когда осмотическое давление в покрытии становится равным осмотическому давлению раствора. Набухание пленки вызывает увеличение ее объема, что может привести к возникновению высоких внутренних напряжений, которые в случае превышения сил адгезии приводят к отслаиванию покрытия. [c.22]

При сближении частиц на расстояние меньшее, чем удвоенная толщина адсорбционного слоя, происходит перекрытие (взаимопроникновение) адсорбционных слоев, и концентрация НПАВ в области перекрытия увеличивается по сравнению с ее значением в адсорбционном слое. При этом, если среда представляет собой хороший растворитель для вещества, образующего адсорбционный слой, возникает осмотическое да вление, подобное давлению набухания (рис. Х1П, 6). Это обуславливает приток жидкости из объема раствора в область перекрытия адсорбционных слоев и возникновение расклинивающего давления. Осмотическое давление, в зависимости от природы взаимодействия НПАВ и растворителя, может быть функцией изменения энтропии или изменения энтальпии системы в области перекрытия. В первом случае падение энтропии определяется тем, что в области перекрытия уменьшается число конформаций гибких цепей стабилизатора, что в конечном счете вызывает повышение агрегативной устойчивости. Во втором случае в области перекрытия некоторые контакты между молекулами воды и полярными группами НПАВ заменяются контактами между молекулами НПАВ, т. е. происходит дегидратация адсорбционного слоя. Это приводит к возрастанию энтальпии системы, вызывает отталкивание, т. е. также повышает агрегативную устойчивость системы. [c.411]

Значение pH раствора полиамфолита, при котором средний суммарный заряд на цепи равен нулю, называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). Величина ИЭТ не зависит от концентрации полиамфолита и является важной константой полиамфолита. На различии в ИЭТ основано фракционирование смесей белков, например, методом электрофореза. При определении ИЭТ учитывается суммарный заряд макромолекул, обусловленный не только диссоциацией кислотных и основных групп полиамфолита, но и специфическим связыванием посторонних ионов из раствора. ИЭТ определяется с помощью электрокинетических методов (в частности, электрофореза) либо косвенным путем по изменению свойств, связанных с зарядом макромолекул. Значения степени набухания, растворимости полиамфолитов, осмотического давления и вязкости их растворов в ИЭТ проходят через минимум. Вязкость в ИЭТ минимальна (рис. IV. 7), поскольку вследствие взаимного притяжения присутствующих в равном количестве противоположно заряженных групп полимерная цепь принимает относительно свернутую конформацию. При удалении от ИЭТ цепь полиамфолита приобретает суммарный положительный (в кислой области pH) или отрицательный (в щелочной области pH) заряд [c.127]

Набухание. Иониты увеличиваются в объеме под действием воды или других растворителей — набухают. Причиной набухания является возникновение высокого осмотического давления вследствие разницы между концентрациями ионов в смоле и в растворителе. Различают абсолютное набухание [c.374]

При высокой концентрации раствора осмотическое давление невелико, смола слабо набухает. В случае применения сильно полярных растворителей (HjO) набухание сильнее, чем в случае применения слабо полярных растворителей (органические растворители). [c.375]

От формы и строения макромолекул зависят и другие свойства ВМВ — осмотическое давление, способность к набуханию, вязкость. [c.356]

О количестве поглощенной при набухании жидкости можно судить также по изменению объема полимера. Если ограничить объем набухающего полимера, сохранив доступ к нему растворителя, то возникает большое давление на стенки сосуда, содержащего полимер. Это давление (достигающее иногда 5—10 атм) названо давлением набухания. По своей природе оно аналогично осмотическому давлению. [c.213]

Таким образом, вторая стадия набухания обусловлена энтропийным эффектом. Его можно моделировать различными способами, например посредством осмотической ячейки — сетки полимера, пропитанной раствором более растворимой фракции полимера (обладающей меньшим М). Вступающий в сетку растворитель (НМС) создает в ней осмотическое давление, равное, по приближенным оценкам, давлению набухания. Это давление, наблюдаемое на опыте, достигает весьма больщих величин (десятков атмосфер) и может стать причиной разрыва емкостей, заполненных набухающими материалами. Известны случаи, когда стальной корпус судна разрывался вследствие набухания ВМС, заполняющих трюм (горох, зерно и др.), при контакте с водой. Предлагались и другие модели, но наиболее общим объяснением механизма второй стадии является увеличение энтропии системы благодаря росту числа возможных конформаций. [c.314]

Вступающий в сетку растворитель (НМС) создает в ней осмотическое давление, равное, по приближенным оценкам, давлению набухания. Это давление, наблюдаемое на опыте, достигает весьма больших величии (десятков атмосфер) и может стать причиной разрыва емкостей, заполненных набухающими материалами. Известны случаи, когда стальной корпус судна разрывался вследствие набухания ВМС, заполняющих трюм (горох, зерно и др.) при контакте с водой. [c.301]

Отсутствие заряда у дисперсной фазы соответствует изоэлектрическому состоянию. В изоэлектрическом состоянии белки обладают наименьшей устойчивостью, наименьшей вязкостью, минимальным осмотическим давлением и наименьшей способностью к набуханию. Изоэлектрическому состоянию желатина соответствует рН=4,7. [c.228]

При нагревании в воде крахмал набухает и превращается в гель. При этом крахмальная гранула ведет себя как осмотическая ячейка, в которой роль полупроницаемой перегородки (мембраны), по-видимому, играет амилопектин. Осмотическое давление и связанная с ним степень набухания возрастают с повышением температуры. В пределе крахмальная гранула поглощает воды в 25—30 раз больше своего объема. [c.79]

Природа давления набухания и осмотического давления одна и та же. И то, и другое является результатом взаимодействия низкомолекулярного компонента с полимером. При ограниченном набухании или в первой стадии неограниченного набухания полимер одновременно играет роль полупроницаемой перегородки и осмотической ячейки, внутри которой находится раствор. Молекулы низкомолекулярного компонента проникают в этот раствор, в то время как молекулы полимера не могут перейти из раствора в растворитель. В разбавленных растворах измеряют осмотическое давление я, в более концентрированных растворах —давление набухания Р. Если откладывать величины я и Р в зависимости от концентрации полимера в растворе, то кривая я=/(с) долж-на плавно перейти в кривую зависимости Р=/(с). [c.359]

Дополнительное давление набухания (я,—Яд) в (IX.3), обусловленное доннановским распределением ионов, было значительно ранее другим путем рассчитано Проктером и Вильсоном для объяснения более сильного набухания белковых студней (желатины) в кислых и щелочных средах. В студнях белков эти эф кты слабее, чем в невулканизованных гелях полиэлектролитов, ввиду меньшей плотности расположения зарядов (в белках одна СОО -группа приходится на 7—9 аминокислотных остатков), однако в них набухание, подобно осмотическому давлению, проходит через четкий минимум в изоточке. Таким образом, к начальному изоэлектрическому набуханию, механизм которого описан выше (стр. 180—181), в белковых студнях добавляется дополнительное набухание при изменении pH величина этого набухания, как указывалось, ограничивается упругим напряжением в набухшем студне. [c.188]

Набухание ионита обусловлено гидратацией его обменных групп гидратация сопровождается поляризацией и направленной ориентацией молекул растворителя. При этом возникает сильное отталкивание свободных одноименно заряженных участков диполей (и молекул растворителя в целом), что приводит к растяженик> матрицы ионита. Одновременно благодаря наличию попер,ечных связей в полимерной молекуле смолы возникает сила, стремящаяся возвратить матрицу в первоначальное состояние. Количественной мерой этой силы служит давление набухания п. Давление набухания равно разности осмотического давления раствора, находящегося в порах ионита, и давления внешнего раствора. Давление набухания увеличивается с увеличением емкости ионита и степени его поперечной связанности, при замене многозарядных противо-ионов ионами с меньшим зарядом, при увеличении степени сольватации противоионов и при уменьшении концентрации внешнего раствора. [c.183]

Набухание эластичных высокополимеров всегда сопровождается характерным явлением—давлением набухания, выражаюпщмся в сопротивлении, которое оказывает набухающий полимер попыткам задержать увеличение его объема. При помощи особых манометров удалось экспериментально определить величину этого давления Р и выразить ее в тех же единицах, в каких измеряется давление газов и осмотическое давление в растворах атм, мм, г см ). Такие исследования показали, что давление набухания выражается уравнением, аналогичным эмпирическому уравнению адсорбции (стр. 93) [c.194]

Для белков между зарядом молекул и электрофоретической подвижностью существует прямая иропорщюпальная зависимость в широком интервале pH. Если прп некотором значении pH число всех положительных зарядов на белковой молекуле будет равно общему числу отрицательных зарядов, то при этом pH молекула пе будет передвигаться в электрическом поле. Следовательно, по минимуму электрофоретической подвижности белка можно онределить изоэлектричсскую точку. Помимо методов электрофореза, положение изоточки белков иногда определяется по ряду свойств, косвенно связанных с зарядом частиц,—но вязкости, набуханию, осмотическому давлению, оптическому вращению и др., кривые зависимости которых от pH обладают минимумом в изоточке. [c.234]

Значительную часть изученных высокомолекулярных эмульгаторов составляют водорастворимые соединенпя, дающие эмульсии М/В получить эмульсию типа В/М с такими веществами пе удалось. Это показывает, что межфазная эластичность является несущественной (ван дер Ваарден, 1958). Вероятно, устойчивость будет зависеть от плотно упакованной пленки, которая противодействует утончению жидкой прослойки между каплями. Можно считать эффективным высокомолекулярный эмульгатор, образующий эластичный гель он разбухает в непрерывно11 фазе, а попытке к сжатию этого геля препятствуют большие осмотические силы (давление набухания). [c.112]

Давленне набухания Рн это давление, оказываемое на стенки жесткого сосуда, пробой глины, взаимодействующей с проникающей через специальные отверстия в стенке водой. При взаимодействии сухой глины с водой давление набухания складывается из суммарного расклинивающего давления Рраск, осмотического давления Роем и капиллярного давлення АР—Рп Рра.сн Р см + АР. [c.64]

Дониановское равновесие имеет очень большое значение для понимания и теоретического обоснования целого ряда явлений осмотического давления лиофобных коллоидов и растворов высокомолекулярных соединений, отрицательной адсорбции ионов, явлений набухания, а также различных физиологических процессов. [c.306]

Способность к набуханию обусловливается стремлением частиц к гидратации и электростатическим отталкиваиием одноименнозаряженных фиксированных ионов. Набухание продолжается до установления равновесия между осмотическим давлением системы и противоположно направленной силой упругости эластичных углеводородных цепей. [c.194]

Очень просто объясняется с позиций теории мембранного равновесия и известная зависимость объема набухшего белка (например, студня желатина) от pH среды. Минимальная степень набухания студня должна соответствовать изоэлектрической точке белка, так как при этом минимально и осмотическое давление, являющееся причиной набухания. По обе стороны от этого минимума кривая зависимости объема от pH поднимается и, достигнув максимума, спускается, поскольку таким же образом от pH зависит и осмотическое давление. При трактовке набухания с точки зрения Доннана соверщенно все равно, являются ли макромолекулы белка кинетическими отдельностями или образуют трехмёрную сетку. Иначе говоря, безразлично, какими причинами удерживаются вместе поливалентные ионы в системе — в результате ли наличия полупроницаемой перегородки или тем, что эти поливалентные ионы связаны друг с другом прочными связями и образуют трехмерную сетку. [c.476]