Растворы ВМС презентация

РАСТВОРЫ ВМС

КЛАССИФИКАЦИЯ ВМС ВМС – это вещества с М=104 – 106 моль/л. Макромолекулы состоят из повторяющихся звеньев (мономер). По происхождению высокомолекулярные соединения делят на: природные, или биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, каучук, полисахариды и др.); синтетические (полиэтилен, полистирол, капрон и др.).

Особенности строения полимеров Отметим две особенности: Существование двух типов связи: химические связи, соединяющие атомы в полимерной цепи; Ван-дер-Ваальса силы, связывающие между собой макромолекулы цепи и звенья, водородные связи. Способствует прочности полимера. 2. Гибкость цепей, приводящая к конформации. Конформация – пространственные энергетически неравноценные формы макромолекул, возникающие в результате вращения звеньев вокруг химических связей (без их разрыва). В результате макромолекулы могут иметь форму: линейную, клубка, глобулы.

Строение белковой молекулы Строение белковой молекулы

СВОЙСТВА ВМС Набухание и растворение. Осмотическое давление. Вязкость.

1. НАБУХАНИЕ И РАСТВОРЕНИЕ ВМС Набухание – увеличение объема и массы полимера при контакте с растворителем. Количественной мерой является степень набухания (α): или

Факторы, влияющие на набухание Природа полимера и растворителя. Полярные полимеры набухают в полярных жидкостях, неполярные — в неполярных.

Факторы, влияющие на набухание 4. рН среды. Чем сильнее рН среды отклоняется от изоэлектрической точки (ИЭТ), тем больше будут гидратироваться заряженные частицы и тем больше будет идти набухание.

а/ сильное набухание коллоидов в период утробной жизни младенца и у детей младшего возраста обеспечивает интенсивный обмен веществ; а/ сильное набухание коллоидов в период утробной жизни младенца и у детей младшего возраста обеспечивает интенсивный обмен веществ; б/ прорастание семян, рост и развитие растений связаны с набуханием; в/ начальный акт пищеварения — набухание; г/ регенерация тканей; д/ воспаление; е/ регуляция водного баланса внутри и вне клетки и др.

2. ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ растворов ВМС

ОНКОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ В сложных биологических системах (кровь), содержащих неэлектролиты, электролиты и белки, каждый из этих компонентов вносить свой вклад в суммарное осмотическое давление. Влад, обусловленный наличием белков – онкотическое давление. π(крови)=740-780 кПа из него π(белков)=3,1 кПа (0,5%) Отклонения приводят к серьезным нарушениям.

МЕМБРАННОЕ РАВНОВЕСИЕ ДОННАНА Наличие в клетке ионов белков, которые, в отличие от ионов обычных электролитов, не могут диффундировать сквозь мембрану, приводит к установлению мембранного равновесия Доннана.

МЕМБРАННОЕ РАВНОВЕСИЕ ДОННАНА

3. ВЯЗКОСТЬ ВМС Зависит от: 1. Концентрации полимера. Высокая вязкость, даже при низкой концентрации, объясняется наличием гибких макромолекул увеличивающих силу трения между слоями.

Нарушение устойчивости растворов ВМС Основным фактором устойчивости растворов ВМС является их высокая гидрофильность. В них гидратированы –COOH, -NH2 – группы, пептидные связи. Для данных растворов не характерно явление коагуляции. Выделить белки из раствора можно с помощью концентрированных растворов солей – высаливание. Лиотропные ряды по влиянию ионов на набухание ВМС имеют обратную последовательность по высаливанию. Лиофильность понижается и при добавлении растворителя , в котором полимер хуже растворим. Например, этанол, метанол и ацетон высаливают желатин, белки из воды.

Механизм процесса высаливания Механизм процесса высаливания

КОАЦЕРВАЦИЯ Кроме высаливания при нарушении устойчивости раствора белка возможно образование каоцервата – новой жидкой фазы, обогащенной биополимером. Явления называется –каоцервацией.

Структурообразование в растворах ВМС

К явлениям нарушения устойчивости коллоидов и полимеров относят и протекающие в них процессы структурообразования. К явлениям нарушения устойчивости коллоидов и полимеров относят и протекающие в них процессы структурообразования. Для наименования структурированных систем приняты термины гель и студень. Понятие гель и гелеобразование относят к переходу лиофобных ДС (золей, суспензий) в вязкодисперсное состояние. Переход растворов полимеров (ВМС) к нетекучей эластичной форме обозначают понятием студень и студнеобразование. Разнятся эти понятия только по природе компонентов, но близки по механизму образования и свойствам. В последнее время их не разделяют и отдают предпочтение термину гель (от лат gelo-застываю).

При органиченном набухании ВМС или частичном испарении растворителя раствор ВМС теряет текучесть и превращается в студень (гель). При органиченном набухании ВМС или частичном испарении растворителя раствор ВМС теряет текучесть и превращается в студень (гель). Студень (гель) – связнодисперсная система, содержащая сплошную пространственную сетку из частиц полимера (ДФ), в ячейках которой заключен растворитель.

Студнеобразование напоминает процесс коагуляции, но при коагуляции ДСи разделяется на две фазы – ДС и ДФ. При студнеобразовании (геле-) разделение не происходит. Растворитель остается в системе, а концентрация во всех частях студня (геля) остается неизменной. Студнеобразование напоминает процесс коагуляции, но при коагуляции ДСи разделяется на две фазы – ДС и ДФ. При студнеобразовании (геле-) разделение не происходит. Растворитель остается в системе, а концентрация во всех частях студня (геля) остается неизменной. Процессу способствует: повышение концентрации ВМС (ДФ), понижение температуры, изменение рН среды (лучше в ИЭТ), введение электролитов (действие противоположно их влиянию на набухание).

СВОЙСТВА ГЕЛЕЙ Многие студни (гели) под влиянием механических воздействий могут разжижаться и самопроизвольно восстанавливать свои свойства в состоянии покоя – тиксотропия.

Денатурация Денатурация – разрушение природной (нативной) конформации макромолекулы белка под внешним воздействием.