К высокомолекулярным соединениям (ВМС) относится обширный класс веществ, основным признаком которых являются высокая молекулярная масса и большой размер молекул. Молекулярная масса их превосходит 10 000 углеродных единиц и нередко достигает нескольких миллионов, а размер частиц в растворе составляет 10–5‒10–8 м.

Свойства ВМС определяются не только их химическим составом, но и размерами и формой макромолекулы.

Высокомолекулярные соединения бывают:

1) природные — натуральный каучук, естественные смолы, целлюлоза, крахмал, агар-агар, пектиновые вещества, белки;

2) искусственные — природные ВМС, подвергшиеся химической обработке. В больших количествах они получаются в виде производных целлюлозы — нитроцеллюлоза, ацетилцеллюлоза, вискоза. Из них получают искусственную кожу, нитролаки, бездымный порох, искусственный шелк, негорючую кинопленку;

3) синтетические ВМС — они синтезируются из низкомолекулярных соединений (мономеров) — различные типы искусственных каучуков, синтетических волокон, пластических масс, пленок, лаков.

Таким образом, ВМС получают тремя способами:

1) выделением из организмов или продуктов их жизнедеятельности;

2) частичной переработкой природных ВМС;

3) полным синтезом из исходных низкомолекулярных соединений.

В состав макромолекулы ВМС входят сотни и тысячи атомов. Атомы или их группировки могут располагаться в макромолекуле:

1) в виде длинной цепи — линейные ВМС:

▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲

▲ — мономер.

Например, целлюлоза, крахмал:

а, в, с — мономеры; цепочка целлюлозы содержит от 100 до 700 отдельных звеньев — глюкозных остатков С6Н10О5, связанных между собой главными валентными связями;

2) длинные цепи с разветвлением — разветвленные ВМС:

╟╡╣╟╫╦╦╨╨╨╨╟╟╟╤╤╤╩╩╩╩╩╞╞╞╓╓╓

Например, аминопектин;

3) в виде трехмерной сетки, состоящей из отрезков цепного строения — сшитые ВМС:

Например, фенолоальдегидные смолы.

Механические свойства ВМС представляют собой сочетание свойств твердых тел и жидкостей. Они прочны; способны к высокоэластичным деформациям; вытягиваются в длинные тонкие нити; набухают в низкомолекулярных жидкостях. Растворы ВМС способны образовывать системы, промежуточные между твердым и жидким состояниями, так называемые студни. ВМС способны образовывать волокна, пленки; растворы ВМС отличаются повышенной вязкостью.

По своим свойствам растворы ВМС напоминают коллоидные системы. Именно поэтому вплоть до 60-х годов прошлого столетия растворы ВМС рассматривали как один из классов коллоидных систем. Учитывая их высокую агрегативную устойчивость, обусловленную активным взаимодействием ВМС с растворителем, их назвали лиофильными коллоидами, в случае водных растворов — гидрофильными коллоидами. В настоящее время однозначно признается, что растворы ВМС золями не являются, т. к. представляют собой однофазные (гомогенные или однородные) истинные растворы, в которых растворенное вещество распределено в растворителе не в виде твердых или жидких частиц, а в виде молекул или ионов. Растворы ВМС неотличимы от растворов низкомолекулярных соединений, но из-за гигантских размеров своих молекул по некоторым свойствам напоминают золи.

Процесс растворения ВМС происходит самопроизвольно, поэтому эти растворы называются истинными растворами высокомолекулярных соединений. Растворы ВМС представляют собой молекулярно-дисперсные системы — растворенное вещество в них находится в виде гибких макромолекул с цепочечным строением. Растворы ВМС — гомогенные однофазные системы, способные сохранять свою молекулярную концентрацию и агрегативную устойчивость неопределенно долгое время.

Все процессы в растворах ВМС, связанные с изменением температуры, концентрации и давления, совершаются обратимо. Если, например, процесс коагуляции в растворах лиофобных коллоидов — процесс необратимый, то в растворах ВМС он обратим.

Растворы высокомолекулярных соединений, будучи истинными растворами, имеют некоторое сходство с растворами лиофобных коллоидов:

1) гигантский размер макромолекулы;

2) своеобразное тепловое движение их подобно броуновскому;

3) отсутствие способности к диализу;

4) слабо выраженные молекулярно-кинетические свойства;

5) размытый конус Тиндаля.

Из природных ВМС обширную и исключительно важную группу представляют белки или протеины. Они играют первостепенную роль во всех жизненных процессах и являются той основой, из которой состоят все части отдельной клетки и целого организма.

Купить

Внимание! Авторские права на книгу "Физическая и коллоидная химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие" (Под ред. Белопухова С.Л.) охраняются законодательством!

Физическая и коллоидная химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие

Оглавление

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

14. Растворы высокомолекулярных соединений.
Определение ИЭТ гидрофильного золя вискозиметрическим методом

ЛитГид

Помощь

Книги

ЛитГид в соцсетях