Структурообразование в растворах ВМС

Растворы ВМС при некоторых условиях, чаще всего при стоянии, способны переходить из жидкого состояния в нетекучее твердообразное состояние (не жидкое, не твёрдое). Свободнодисперсная система переходит в связнодисперсную. Такие связнодисперсные системы называют гелями или студнями. Сейчас эти термины равнозначны. Процесс образования студня из раствора ВМС называется застудневанием.

Студень – это однофазная гомогенная твердообразная система, которая образуется самопроизвольно и представляет собой сплошную пространственную сетку из макромолекул, в ячейках которой заключен растворитель.

Студни и гели встречаются как в природных, так и в промышленных объектах.Студнями являются: пищевые продукты - простокваша, мармелад, желе, каши, сыр, хлеб, кисель, холодец. В организме – это ногти, хрящи, кожа, стекловидное тело глаза, протоплазма и др.

Студни и гели могут образовываться двумя путями:

Гель

Механизм образования студней в растворах ВМС

Молекулы в растворе неоднородны: у них имеются гидрофильные и гидрофобные участки. Гирофильные участки окружены гидратной оболочкой, а гидрофобные – нет. На этих несольватированных участках возможно образование химических связей между макромолекулами, их сшивание. Образуется каркас или сетка из макромолекул ВМС, в ячейках которой заключен растворитель. Т.о. растворитель в студнях и гелях находится как в связанном состоянии – внутри ячеек, так и в свободном виде – между макромолекулами (рис. 5.8)

Рис. 5.8. Образование межмолекулярных связей при структурообразовании.

Факторы, ускоряющие образование студней:

1. Повышение концентрации ВМС. Существует критическая концентрация полимера в растворе, ниже которой студень не образуется. Например, минимальная концентрация студнеобразования желатина – 0,5%, агар-агара – 0,2%, глютина – 3-5%

2. Понижение температуры уменьшает подвижность макромолекул и способствует образованию межмолекулярных связей.

3. рН среды, близкие к изоэлектрической точке. Возможно, это объясняется нарушением гидратных оболочек.

4. Форма макромолекул. Межмолекулярные связи труднее образуются при шарообразной форме макромолекул – у глобулярных белков, природного каучука.

5. Электролиты влияют на образование студеней в соответствии с их положением в ряду Гофмейстера. Ускоряют студнеобразование анионы, способствующие дегидратации макромолекул.

Дата добавления: 2014-11-20