28. Растворы высокомолекулярных соединений (вмс) как истинные растворы, их особенности. Оптические и молекулярно – кинетические свойства растворов вмс.

Как и истинные растворы низкомолекулярных веществ, растворы ВMС:

- образуются самопроизвольно;

- имеют молекулярную степень дисперсности;

- обладают агрегативной устойчивостью;

- термодинамической устойчивостью.

Растворы ВМС по ряду свойств существенно отличаются от растворов низкомолекулярных веществ:

- они обладают малой скоростью диффузии;

- малым осмотическим давлением;

- более высокой вязкостью, чем соответствующие им по концентрации растворы низкомолекулярных соединений.

29. Растворение вмс. Явление набухания вмс. Степень набухания как количественная характеристика процесса набухания. Факторы, влияющие на степень набухания.

При взаимодействии ВМС с растворителем происходит их набухание.

Набуханием полимера называется увеличение его объѐма и массы во времени при контакте с растворителем.

При набухании объем и масса полимера могут увеличиться в 10 – 15 раз. Количественной мерой набухания является степень набухания α:

где m0 и V0 – масса и объѐм сухого полимера; m и V – масса и объѐм набухшего полимера. Набухание может быть ограниченным и неограниченным. В случае ограниченного набухания m и α достигают постоянных при данной температуре и концентрации предельных значений m∞ и α∞ (кривая 1) и далее не изменяются. При неограниченном набухании (кривая 2) эти параметры достигают максимальных значений, которые затем уменьшаются за счѐт растворения полимера. В этом случае набухание – первая стадия растворения полимера.

Рис. 2 Кинетические кривые ограниченного (1) и неограниченного (2) набухания.

Причина набухания состоит в различии свойств ВМС и низкомолекулярных соединений (НМС). Молекулы ВМС отличаются от низкомолекулярных соединений на несколько порядков по размерам и по подвижности. Молекулы НМС быстро проникают в сетку полимера, раздвигая цепи и увеличивая его объѐм. Гибкость цепей ВМС облегчает проникновение малых молекул НМС в полимер. При набухании происходит одностороннее смещение малых молекул, обусловленное большими различиями в размерах молекул.

Однако набухание – это не простое механическое вхождение молекул НМС в пустоты полимера. Набухание — это межмолекулярное взаимодействие, обусловленное, главным образом, сольватацией такромолекул. Полимер набухает не в любом, а лишь в «хорошем» растворителе, т.е. в том растворителе, с которым он взаимодействует. Так, полярные полимеры набухают в полярных растворителях, например, белки в воде, а неполярные – в неполярных (каучук в бензоле).

Степень ограниченности процесса набухания и возможность самопроизвольного растворения определяются соотношением энергии связи в структуре полимера и энергии сольватации полимерной цепи с учѐтом энтропийного фактора.

Набухание сопровождает жизнедеятельность всех растительных и животных организмов. Так, первой фазой прорастания зерна является его набухание, т.е. увеличение его объема после смачивания. Лишь после набухания зерна возможны реакции, сопровождающие рост и развитие, не идущие при сухом состоянии.

Почки человека помимо основной функции (выведение из организма продуктов обмена) осуществляют регулирование воды, а их соединительная ткань служит индикатором водного обмена между кровью и клетками. Вследствие набухания соединительная ткань способна воспринимать излишек воды и отдавать его клеткам или направлять в кровь.

В период интенсивного роста организма, усиленного деления клеток степень набухания велика. Так, например, в начале утробной жизни младенца степень набухания велика и вода составляет 95% массы плода. Содержание воды у новорожденного составляет уже 70 – 75%, у взрослого 50 – 60%. Постепенное старение организма сопровождается уменьшением способности к набуханию, в живом организме к старости замедляются процессы обмена, происходит буквально высыхание человека, уменьшается его объем. Появляются морщины, являющиеся характерным признаком старости.