61. Коацервация. Лиотропные ряды. Высаливание.

При нарушении устойчивости растворов ВМС возможно образование коацервата – новой жидкой фазы, обогащенной полимером. Коацерват может находится в исходном растворе в виде капель или образовать сплошной слой.

Коацерват – термодинамически неравновесная система, по свойствам схожая с эмульсиями и обусловленная понижением взаимной растворимости компонентов раствора. Процессу коацервации способствует высокая концентрация вещества в растворе, низкая температура, изменение рН среды, введение низкомолекулярных электролитов. Наиболее изучена коацервация белков и полисахаридов в водных растворах. Различают: 1) простую коацервацию, протекающую при добавлении какого-либо низкомолекулярного электролита к раствору полимера (например, Na2SO4 к водному раствору желатины); 2) сложную (комплексную) коацервацию – происходит при взаимодействии двух растворов полиэлектролитов, содержащих противоположно заряженные макроионы, например, водных растворов желатины и гуммиарабика при рН 1,2-4,8 или белков с разными ИЭТ (так называемая двухкомплексная коацервация), а также растворов, содержащих два макроиона и один микроион (трехкомплексная). Коацервация может сопровождаться образованием нуклеопротеидов, липопротеионов и т.п. комплексов, что представляет значительный интерес для биохимиков. Согласно теории происхождения жизни на Земле академика А.И. Опарина, возможность образования высококонцентрированных фаз в виде коацерватных капель сыграло важную роль в предбиологической эволюции. Практическая важность коацервации возросла в связи с развитием технологии микрокапсулирования. В фармацевтической промышленности микрокапсулирование применяют с целью защиты лекарственного вещества от контакта с окружающей средой. Микрокапсулы представляют собой заключенные в оболочку из полимера твердые, жидкие или газообразные вещества. Оболочка образуется из адсорбированных капелек коацервата 14 полимера, которые сливаются в сплошную пленку и специальной обработкой переводятся в твердое состояние.

Лиотропные ряды, ряды Гофмейстера, ряды ионов, расположенных в порядке усиления или ослабления их лиотропного действия, т. е. влияния на свойства растворителя, а также на скорость и глубину химических реакций и физико-химических процессов, протекающих в среде данного растворителя. Наиболее изучено и практически важно лиотропное действие ионов в водных средах. Характерны, например, лиотропные ряды неорганических однозарядных анионов (F-, Cl-, Br-, NO-3, I-, CNS-) и катионов щелочных и щёлочноземельных металлов (Li+, Na+, К+, Rb+, Cs+; Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+), размещенных по возрастающей способности адсорбироваться из водных растворов на активном угле или др. адсорбентах.

Высаливание высокомолекулярных соединений (ВМС) - это процесс выделения в осадок растворенного высокомолекулярного соединения путем добавления электролитов. Высаливание обусловлено снижением растворимости высокомолекулярного соединения при введении электролитов.

Высаливание высокомолекулярных соединений - обратимый процесс, после удаления из осадка электролита высокомолекулярное соединение снова можно растворить с образованием истинного раствора. Механизмы этих явлений различны.

Выделение высокомолекулярного соединения с его раствора с помощью электролита объясняется уменьшением их растворимости высокомолекулярных соединений в растворе электролита. Часть молекул растворителя, которая была в сольватный связи с макромолекулами высокомолекулярного соединения, сольватируемые молекулами введенного электролита. Таким образом, высаливающее действие соли заключается в ее сольватации за счет десольватации молекул высокомолекулярного соединения. По высоливающему действию катионы и анионы образуют лиотропные ряды, соответствующие степени их гидратации:

Li +> Na +> K +> Rb +> Cs +

SO42-> Cl-> NO3-> Br-> I-> CNS-.

Чем больше ион способен связывать растворитель, тем большую высаливающее действие он. Высаливание лежит в основе одного из методов фракционирования высокомолекулярного соединения. Используя соли, обычно сульфат аммония или сульфат натрия в различных концентрациях, осаждают фракции белков с разной мл. м., которые имеют различные физиологические свойства. Н апример, при более низких концентрациях соли осаждаются глобулины, при высоких - альбумины.

Высаливание белков используют в медицине при проведении анализа сыворотки крови, а также в фармации при изготовлении лечебно-профилактических сывороток.