Растворы высокомолекулярных соединений

Коллоидная химия высокомолекулярных соединений

Исторически именно растворы высокомолекулярных соединений были первыми объектами коллоидной химии и классифицировались как лиофильные коллоидные системы, однако в связи с гомогенностью и термодинамической устойчивостью растворы ВМС одно время предлагалось исключить из рассмотрения в коллоидной химии.

<4 Некоторые исторические моменты возникновения коллоидной химии описаны в параграфе 1.1.

В растворе ВМС макромолекула является аналогом коллоидной частицы в золе. При этом в золе частица и дисперсионная среда находятся в разных фазах; между ними есть граница раздела с избытком энергии, определяющая поверхностные свойства.

44 Об особых свойствах границы раздела фаз см. в подпараграфе 1.2.2.

Длина макромолекул ВМС достаточно велика — от нескольких десятков до тысяч нанометров и более (это зависит от числа мономерных единиц в цепи: выпрямленные молекулы крупных белков в длину составляют 100—200 нм, а молекулы ДНК, по некоторым данным, достигают нескольких метров). В то же время диаметр остается в пределах молекулярных размеров (десятые доли нанометра). При этом самостоятельную фазу такая молекула не образует и, несмотря на «коллоидные» размеры, поверхности раздела со средой не имеет, а следовательно, не имеет избытка поверхностной энергии и вытекающих из этого поверхностных свойств.

? ?О коллоидном состоянии вещества см. в подпараграфах 1.1.2 и 1.1.3.

Можно сказать, что растворы ВМС как объект коллоидной химии обладают признаком дисперсности, но не обладают признаком гетерогенности.

Вместе с тем многие свойства растворов ВМС ближе к свойствам дисперсных систем, чем к свойствам истинных растворов низкомолекулярных соединений, а при определенных условиях в растворах ВМС проявляются черты гетерогенности, например при образовании плотных глобул (рис. 9.1) и ассоциатов макромолекул.

Сегодня признано, что растворы ВМС обладают свойствами как истинных, так и коллоидных растворов, а также присущими только им специфическими свойствами.

Так же как и истинные, растворы ВМС образуются самопроизвольно, они термодинамически устойчивы, гомогенны.

Размер молекул ВМС сопоставим с размерами высокои среднедисперсных систем (десятки и сотни нанометров), поэтому их растворы проявляют все свойства дисперсных систем, обусловленные размером (оптические и молекулярно-кинетические свойства): рассеивают свет, опалесцируют, для них характерны эффект Тиндаля, броуновское движение, низкая скорость диффузии, малое осмотическое давление. При определенных условиях ВМС могут быть подвергнуты электрофорезу и седиментации.

44 Оптические свойства дисперсных систем описаны в гл. 3, молскулярно-кинстичсские — в гл. 8, элекгрокинетические — в гл. 5.

Кроме того, ВМС способны к набуханию и студнеобразованию.

Рис. 9.1. Две конформации полимера — клубок и глобула.

? ?О набухании ВМС см. в подпараграфе 9.2.3, о студнеобразовании — в подпараграфе 9.4.2.

Резюме

Растворы ВМС обладают свойствами как истинных, так и коллоидных растворов, а также присущими только им специфическими свойствами.