Polimerek duzzadása és feloldódása - stadopedia

Az IUD feloldódási folyamata spontán, de hosszú időn keresztül megy végbe, és ezt gyakran megelőzi a polimer duzzanása az oldószerben.

A polimerek makromolekulák egy szimmetrikus forma, be tud haladni oldatot, az előzetes nem duzzadó. Például, a hemoglobin, a máj glikogén oldódás közben alig megduzzadnak, és megoldások ezen anyagok nem rendelkeznek nagy viszkozitású még Vö-tively nagy koncentrációban, míg az anyagokra, amelyek aszimmetrikus molekulák által kiterjesztett feloldásával jelentősen megduzzad (zselatin, cellulóz, természetes és szintetikus gumi).

A duzzanat a polimer tömegének és térfogatának növekedése, mivel az oldószer molekulák bejutnak az IUD térbeli szerkezetébe.

Az ok duzzanat - egy nagy idő-matematika molekuláris oldott anyag mérete és a megoldás a Mondd, és ennek eredményeként, egy nagy különbség a sebesség DIF-fúzió. Amikor duzzanat jelentkezik először ski-oldalú A gyakorlati diffúziós oldószer-molekulákat a pro-háló térbeli meghatározása rendelkező polimer ugyanolyan jellegű, mint a ozmózis az oldószer az ozmotikus cellában a pórusokon át a féligáteresztő membrán.

A duzzadás mechanizmusa csökkenti az oldószer molekuláknak a polimer legközelebbi rétegeibe való behatolását és a polimer lánc megfelelő szakaszainak szolvatálását. Ennek eredményeképpen a makromolekulák "lazulnak", ami megkönnyíti az oldószer molekulák további behatolását, és növeli a polimer tömegét és térfogatát.

Kétféle duzzanat: korlátlan, üres-vayuscheesya teljes feloldódását a méhen belüli eszköz (például, duzzanat a zselatin vízben, gumi benzolban, nitro-cellulóz-aceto-ne) és korlátozott, ami a kialakulását a duzzadt polimer - zselé (például, duzzanata-cellulóz vízben, zselatinok hideg vízben, vulkanizált gumiból benzolban). A Studen egy térbeli rács, amely a polimer összekapcsolt makromolekuláiból áll, és oldószeres molekulákkal van töltve.

A duzzanatok nagyságát és a folyamat korlátozásokat esély a spontán oldódását által meghatározott energiája X-kapcsolatban kötés a polimer rács és az energia Solva-adni arra polimer lánc az entrópia tényező.

Az IUS duzzadásának és feloldódásának egész folyamata feltételesen több szakaszra bontható: (1. ábra).

1. A kezdeti szakaszban (1. ábra, a) a rendszer két komponensből áll: polimerből és kis molekulatömegű folyadékból.

2. Az a-átmeneti a-6-ot jellemzi a kis molekulájú folyadék molekuláinak intenzív behatolása a polimer szerkezetbe és a polimer lánc szolvatációja, hő-evolúcióval társítva (# 916; H <0). Изменение энтропии по сравнению с энтальпийным фактором незначительно. При этом объем полимера возрастает, но общий объем системы «полимер-растворитель» уменьшается. Это явление называется кон-тракцией, а выделение теплоты говорит о физико-химической природе процесса.

3. Az átmenet 6 -> 6 jelenti a polimer makromolekulák eloszlásának kezdeti szakaszát az oldószer térfogatában, és a rendszer entrópiájának növekedésével jellemezhető a lehetséges konformációk számának növekedése miatt. A rendszer entalpiája, ha változik, jelentéktelen.

Ebben a szakaszban általában akkor fordul elő jelentős térfogat-növekedést és a masszát Limeray hogy az eredménye a penetráció-tovább az oldószer molekulák a polimer hálózat, annak széteső-állítva, és a kapcsolódó részleges felszabadulását makromolekulák-molekulák. Bizonyos makromolekulák kezdenek elszakadni egymástól, és bejut a kis molekulatömegű folyékony réteget. A korlátozott duzzanat a b) lépésben vagy a zselé kialakulásában fejeződik be. Továbbfejlesztése a folyamat - nem-korlátozott duzzadás - oldódási vezet a polimer, azaz hogy kialakuljon a IUD megoldása.

4. A -> r átmenet a diffúziós erők hatására következik be, és a rendszer entrópiájának jelentős növekedése jellemzi. Ebben az esetben a BMC makromolekulák egyenletesen eloszlanak a kis molekulájú oldószer térfogatában, ami igazi megoldást jelent.

Mivel a polimerek feloldódása elsősorban az entrópia növekedésének tulajdonítható, az IU-oldatok stabilitását főleg az entrópiás faktor magyarázza.

Az IUD-ok duzzanata és feloldódása függ:

1. Az oldószer és a polimer jellege,

2. A polimer makromolekulák szerkezete,

4. elektrolitok jelenléte,

5. A közeg pH-ja (polielektrolit esetén).

A duzzadás és feloldódás folyamata, a IUD-k, szelektív folyamatok. Hogy kialakítsuk a megoldást kell IUD affinitását az oldószerrel (liofil). Nem-poláros polimerek duzzadó (szol-ryayutsya) a nem-poláris oldószerek (benzol vagy gumi a benzin), és nem duzzadnak poláros. Polar polimerek jobban duzzadnak (oldódnak) poláris folyadékokban (fehérje vízben), és nem duzzadnak apoláros.

Mivel a polimer affinitása az oldószerrel duzzadás és oldódás szempontjából, az oldószer nagy része "kötődik" a szolvát (hidrát) héjakhoz. Ez különösen a poláros makromolekulákra jellemző a vizes közegben. Mivel a makromolekulák nagy felületűek, nem korlátozott duzzanat (feloldódás) még liofil rendszerben is, elegendő mennyiségű folyadék szükséges. Ellenkező esetben a duzzadási folyamat megszakadhat a korlátozott duzzanat szakaszában, azaz E. a zselé kialakulásának.

A polimer makromolekula szerkezete fontos szerepet játszik a duzzadásban. Például hosszú merev lánccal rendelkező polimerek és nagyszámú poláris csoport jól duzzad, de még a megfelelő oldószerben (cellulóz vízben) sem oldódnak fel. Ha a polimer oldódik a folyadékban, nem elég jó, akkor a zselé képződik.

A hőmérséklet befolyásolja ezeket a folyamatokat a Le Chatelier elvnek megfelelően. Mivel a duzzanatot az első szakaszban a hő felszabadulása kíséri, akkor növekvő hőmérséklet mellett csökken a duzzadás mértéke, valamint a dimer oldhatósága. A második szakaszban a duzzanat endotermikus folyamatgá válhat. Következésképpen ebben az esetben a duzzadás nő a hőmérséklet növelésével.

Például, ha hideg vízben a zselatin túlságosan megduzzad, akkor növekvő hőmérséklet mellett korlátlan, azaz. feloldódik. A kapott oldat lehűtése után a zselé ismét kialakul. A polimerek duzzadásának (feloldódásának) sebessége azonban növekvő hőmérsékleten növekszik a diffúziós sebesség növekedése miatt.

Az elektrolitok ionjainak hatása a poláris IUD duzzadására a hidratálás képességével függ össze. Mivel az anionok többet hidratálnak, mint a kationok, a kationok jelentősen befolyásolják e polimerek duzzadását.

A duzzadó anionok csökkentésére való képesség az úgynevezett lyotróp sorozatokban vagy a Hofmeister-sorozatban található (azonos kationnal): CNS -

CNS ionok - fokozzák a duzzanatot, mivel enyhén hidratált, jól adszorbeálódnak az IUS makromolekuláihoz. És az ionok SO4 2- folyamat duzzadó fék, mint a szulfát ionok erősebbek, mint az összes anionok e sorozat hidrát, csökkentve ez az összeg "szabad" (nem kötődik hidratálók) víz.