Растворы высокомолекулярных веществ основные особенности

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]

Другой специфической особенностью растворов высокомолекулярных веществ, в частности белков, является зависимость формы макромолекулы от pH среды. Макромолекулы белка в зависимости от pH среды заряжаются в растворе положительно или отрицательно за счет диссоциации их ионогенных групп — NHg и —СООН. В кислой среде макромолекулы белка диссоциируют по основному типу [c.361]

Однако, если мы и называем растворы высокомолекулярных веществ коллоидными, не надо забывать, что они являются таковыми только в смысле размера частиц. Никакие другие свойства коллоидных растворов, в особенности основное их свойство — термодинамическая неустойчивость, растворам высокополимеров приписаны быть не могут. [c.252]

Тем не менее, указанные особенности кинетики процессов в растворах высокополимеров, несмотря на их практическое значение, не изменяют принципиальной характеристики природы стабильности этих растворов, как термодинамически устойчивых обратимых истинных растворов. Эта характеристика, как указывалось, резко отличает растворы высокомолекулярных веществ от лиофобных коллоидных систем она означает также, что растворы высокомолекулярных веществ подчиняются основному уравнению Vni.l. Рассмотрим теперь более подробно роль энергетического и энтропийного членов уравнения УП1. 1 в термодинамическом состоянии растворов полимеров. [c.172]

Методами кислотно-основного титрования в неводных средах можно определять очень многие вещества, относящиеся к самым различным классам неорганических, органических и элементоорганических соединений. Особенно большое значение методы титрования в неводных растворах приобрели в связи с развитием химии и химической технологии высокомолекулярных соединений (пластмасс, эластомеров и лакокрасочных материалов). Многие мономерные и полимерные органические соединения не растворяются в воде, другие плохо растворимы в воде, образуют с водой стойкие нерасслаиваемые эмульсии или разлагаются водными растворами реагентов и поэтому не титруются в водной среде. Между тем методы титрования в неводных средах успешно используют для титрования таких соединений и определения различных функциональных групп в органических, элементоорганических и высокомолекулярных соединениях. [c.165]

Применение газовой, хроматографии имеет свои ограничения. Далеко не все вещества можно переводить в газовую фазу без разложения. В особенности это относится к сильно ассоциирующим, термически нестойким соединениям, в том числе ко многим биологически активным и высокомолекулярным веществам. Химическое модифицирование (дериватизация) молекул таких термически нестойких веществ для устранения или ослабления их способности к ассоциации лишь отчасти помогает обойти эти затруднения. Поэтому, начиная с середины 60-х годов, когда были преодолены трудности в разработке проточных детекторов для обнаружения компонентов в жидких растворах, началось бурное развитие жидкостной хроматографии (ЖХ), причем в основном адсорбционной жидкостной хроматографии, т. е. произошло второе рождение собственно хроматографии Цвета. В настоящее [c.9]

Вопрос о фазовом характере систем, содержащих высокомолекулярные и низкомолекулярные компоненты, широко обсуждается в современной литературе [21]. В работе Семенченко 22] указывается, что классическая термодинамика не располагает представлениями, позволяющими без дополнительных гипотез вывести основные свойства фаз, подобных жидким кристаллам и полимерам. Основной особенностью этих фаз является наличие областей со свойствами различных фаз, не ограниченных, однако, резко выраженными поверхностями раздела, на создание которых затрачивается работа поверхностного натяжения. Однако известны работы, показавшие применимость термодинамических представлений к системам полимер — растворитель. Растворами принято называть гомогенные (однородные) смеси различных веществ, раздробленных до отдельных молекул или ионов, размеры которых обычно не превышают нескольких ангстрем (10 сл ). Дисперсными системами называют гетерогенные системы, содержащие частицы явно надмолекулярного размера — не менее 10 см. Но как быть, если мы имеем дело с истинными растворами высокомолекулярных соединений Можно ли в этом случае установить принципиальные различия между гомогенными растворами и коллоидными дисперсиями Ведь массы макромолекул обычно не уступают массам типичных коллоидных частиц, а иногда даже превосходят и . [c.55]

Реакция поликонденсацни амидов многоосновных кислот с формальдегидом развивается одновременно в различных направлениях, что приводит к образованию сложной смеси низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений различного строения. Поэтому при изучении процесса поликонденсацни указанных полифункциональных соединений и определении строения образующихся полимеров обычно устанавливают только основное направление процесса и преимущественное строение звеньев полимера. Строение поликарбамидов особенно на конечных стадиях их образования точно не установлено. При поликондеисации мочевины с формальдегидом в водном растворе, в зависимости от pH среды, температуры и соотношения исходных компонентов получают кристаллические водорастворимые вещества, или нерастворимые аморфные вещества, или смолообразные растворимые продукты, переходящие прн дальнейшем нагревании в неплавкое и нерастворимое состояние. Такое многообразие возможных продуктов поликонденсации объясняется полифункциональностью мочевины и меламина в реакциях с формальдегидом. [c.487]

Однако принципиальное отнесение растворов высокомолекулярных веществ к термодинамически устойчивым равновесным системам не означает, что всегда, когда мы имеем дело с растворолс вы-сокополимера, мы располагаем равновесной системой. Практически это условие далеко не всегда осуществляется ввиду того, что в растворах полимеров достижение равновесия по ряду причин может быть сильно замедленным (в приведенных выше опытах равновесие достигалось в течение ряда недель или месяцев). В этом отношении растворы высокополимеров существенно отличаются от истинных растворов низкомолекулярных веществ, которые, за исключением пересыщенных растворов, действительно всегда находятся в равновесном состоянии. Напротив, в растворах полимеров изменение взаимного расположения длинных цепных, иногда перепутанных, макромолекул не может происходить быстро взаимодействие длинных цепей может сильно измениться уже от образования нескольких связей между ними, для чего достаточно крайне небольшого по весу количества солей или других примесей в растворе. При работе с разбавленными растворами высокоочищенных фракционированных (моподиснерсиых) полимеров действие перечисленных факторов ослабляется и состояние термодинамического равновесия легче достигается, поэтому в научной работе обычно необходимо специально обеспечивать эти условия. Однако при работе с концентрированными растворами, особенно в производственных условиях (резиновые клеи, прядильные растворы целлюлозы и ее эфиров, концентрированные растворы желатины и др.), следует учитывать, что такие растворы не находятся в состоянии термодинамического равновесия и могут достигать его лишь спустя длительное время. Тем не менее эти особенности кинетики процессов в растворах высокополимеров, несмотря на их практическое значение, не изменяют принципиальной характеристики природы стабильности этих растворов, как термодинамически устойчивых обратимых истинных растворов. Эта характеристика, как указывалось, резко отличает растворы высокомолекулярных веществ от лиофобных коллоидных систем. Она означает также подчинение растворов высокомолекулярных веществ основному уравнению (XVIII, 1). [c.253]

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]

Правило фаз применимо к системам жидкость—эфир целлюлозы. Установление этого положения для указанных систем важно потому, что до сих пор в ряде работ, посвященных изучению эфиров целлюлозы (и вообще высокомолекулярных веществ), эти системы рассматриваются как особые системы, к которым неприложимы основные закономерности, характерные для низкомолекулярных веществ. Например, открытым оставался вопрос о возможности получения насыщенных растворов эфира целлюлозы в растворителях. Равновесие между двумя растворами, состоящими из двух одинаковых компонентов, должно быть бивариантным. Рассматривая систему как конденсированную (давление имеет незначительное влияние на равновесие) и фиксируя давление, мы должны иметь дело с унива-риантной системой. Приведенные в экспериментальной части данные относительно изменения концентрации равновесных фаз с температурой подтверждают унивариантность системы. Обе фазы представляют собою насыщенные растворы эфира целлюлозы в жидкости и идкости в эфире целлюлозы. Особенно наглядным подтверждением применимости правила фаз является невозможность существования (расслоение) растворов, находящихся внутри кривой температура—растворимость (хлороформ—ацетилцеллюлоза). Специфичность систем эфир целлюлозы—жидкость заключается главным образом в неоднородности эфира целлюлозы как в отношении [c.234]

При растворении масляных гудронов, мазутов или смолистых нефтей в нефтяном (петролейпом) эфире происходит коагуляция асфальтенов и осаждение их из раствора. Количество выделяющихся асфальтенов получается при этом тем больше, чем ниже температура кипения нефтяного эфира и чем больше взято растворителя. Применяя вместо нефтяного эфира низкомолекулярные парафиновые углеводороды, можно выделить из масел не только асфальтены, но и смолы, а также высокомолекулярные углеводороды. С понижениел молекулярного веса растворителя, начиная от гексана, происходит постепенное увеличение количества выделяемых асфальтово-смолистых веществ и высокоциклических ароматических углеводородов. При переходе от бутана к пропану и этану осаждение указанных веществ особенно резко увеличивается. Применение этана приводит к удалению из нефтяных остатков не только асфальтенов, смол и конденсированной ароматики, но и высокомолекулярных углеводородов — основных ценных компонент масла. [c.267]

Ценность высокомолекулярных соединений определяется в первую очередь размерами и особенностями строения молекул этих веществ, и разработка научных проблем, связанных с исследованием природы высокомолекулярных соединений, является одной из основных задач современной химии и физики. Эти вопросы тесно связаны с исследованием растворов высокополиме-ров, так как почти все известные методы определения размеров и формы молекул высокомолекулярных веществ основаны на исследовании растворов этих соединений. С другой стороны, растворы высокомолекулярных соединений представляют непосредственный практический интерес. Дело в том, что переработка и применение значительного числа полимеров возможна только путем их предварительного растворения. Поэтому возможность растворить полим ) и получить растворы с необходимыми свойствами часто определяет возможность технического использования полимера. [c.5]

Основными миграционными формами нефтяных загрязнений в природных водах являются загрязнения в виде масляной фазы, а также раст-ворейная, эмульгированная и адсорбированная на диспергированных частичках нефть или нефтепродукты. Наиболее опасной для подземных вод является растворенная форма, ввиду возможности миграции на большие расстояния. При этом особенную опасность для загрязнения подземных вод представляют нефти и нефтепродукты, обладающие малой вязкостью и заметной растворимостью. Такими нефтепродуктами прежде всего являются бензины, керосины, а также дизельные топлива и сама нефть. По данным газохроматографических исследований, в истинный раствор переходят преимущественно моноядерные ароматические углеводороды (71—99 %) бензол и его гомологи С7—С9 и в меньшей степени олее высокомолекулярные, в том числе и нафталины. Большинство из этих углеводородов высокотоксичны. При этом общая молекулярная растворимость указанных видЬв топлив варьирует в интервале, мг/л для бензина 5—505, керосина 2-5, дизельного топлива 8-22, нефти 10-20. Следует также учитывать возможность повышения их растворимости (коллоидной) в присутствии ПАВ, в роли которых могут выступать как искусственные, так и природные (соединения гумусовых, высокомолекулярных жирных кислот и др.) вещества. На данном уровне наших знаний пока трудно оценить все опасности загрязнения подземных вод нефтепродуктами. Из-за сложностей аналитического контроля понятие нефтепродукты ограничено суммой неполярных и малополярных углеводородов (алифатических, ароматических, алициклических), составляющих главную и наиболее характерную часть нефти и продуктов ее переработки. С неразработанностью аналитических методов связано отсутствие или недостаточная информация об уровнях поступления в водный раствор канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) при загрязнениях различными видами топлив в различной природной обстановке, попадании в водные источники имеющихся в нефтепродуктах серо-, азот-, кислородсодержащих соединений. Еще очень мало данных о процессах трансформации нефтепродуктов в подземных водах. Между тем деградация особенно высокомолекулярной части и неуглеводородных примесей может сопровождаться появлением и более токсичных и опасных для здоровья продуктов, чем исходные. [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология