Студни и гели

Гели - высокодисперсные системы в связнодисперсном состоянии. Это - двухфазные системы, состоящие из каркаса частиц с захваченной внутрь дисперсионной средой, и образующие коагуляционную структуру. Студни - структурированные гомогенные системы, состоящие из макромолекул, равномерно распределенных в объеме растворителя. В системах, содержащих ВМС, происходит структурообразование, при этом образуются структурированные системы, называемые студнями.

Свойства студней и гелей

Студни и гели обладают свойствами как твердых тел, так и жидкостей. Как твердым телам, им присущи механические свойства: упругость, прочность, эластичность, способность сохранять форму.

В отличие от гелей, большинство студней не тиксотропны. Т.к. в студнях пространственная сетка образована химическими или водородными связями, то, если связи будут разорваны в результате механического действия, то они не восстановятся из-за изменения состава вследствие взаимодействия с растворителем в местах разрыва. Тиксотропия может наблюдаться только у студней с малой прочностью связей между макромолекулами.

В студнях содержится большое количество воды, поэтому они проявляют некоторые свойства жидкостей.

Для студней характерен синерезис. Жидкость, заполняющую сетку студня, называют интермицеллярной, она делится на свободную (механически включенную в каркас студня, не входящую в сольватную оболочку) и связанную. Чем больше гидрофильных групп в макромолекуле, тем больше связанной воды в студне.

Различия между студнями и гелями:

1. Причина застудневания – в возникновении связей между макромолекулями ВМС Þ студни можно рассматривать как гомогенные системы. Гели – результат взаимодействия коллоидных частиц Þ системы гетерогенные.

2. В гелях пространственная сетка образуется за счет Ван-дер-ваальсовых сил, в студнях – за счет химических и водородных связей (более прочных).

3. Связи в студнях – не только на концах макромолекул, но и между любыми их участками с функциональными группами.

Факторы, влияющие на процесс студнеобразования

Концентрация ВМС в растворе	Возрастает частота столкновений между макромолекулами, увеличивается число связей в единице объема
Форма и размер молекул ВМС	Гибкость полимерных цепей обеспечивает большее число конформаций. Чем более распрямлена молекула, тем легче доступ к её частям, могущим вступить во взаимодействие Þ для студнеобразования необходимы условия, при которых макромолекула не свертывается в клубок.
Температура	Повышение её (если не образуются необратимые химические изменения) обычно препятствует застудневанию из-за возрастания интенсивности теплового движения сегментов и уменьшения числа и длительности существования связей между молекулами. Переход раствора в студень происходит непрерывно, т.е. постоянной температуры перехода нет (как при плавлении-кристаллизации)
Время	Время способствует застудневанию, но необходимо выполнение и других условий.
Присутствие индифферентных электролитов	Ионы электролитов, увеличивающие набухание, замедляют застудневание и наоборот. На набухание и на застудневание в основном влияют анионы.
рН среды	Влияние рН особенно заметно, если ВМС – амфотерное (белок). Застудневание лучше всего при значении рН, отвечающем изоэлектрической точке, т.к. по всей длине молекулярной цепи расположено одинаковое число противоположно заряженных ионизированных групп, способствующих возникновению связей между макромолекулами. С изменением рН макромолекулы приобретают одноименные заряды, что препятствует образованию связей.

ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ВМС)

Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) представляют собой лиофильные системы, термодинамически устойчивые и обратимые. Большие размеры макромолекул вносят специфику в свойства и поведение этих систем по сравнению с низкомолекулярными обычными гомогенными системами. Молекулярные коллоиды образуются путем растворения высокомолекулярных систем (ВМС) в растворителе. Высокомолекулярные системы (ВМС) обладают большой молекулярной массой порядка10⁴ – 10⁷ моль^-1.

Особенность растворов ВМС (растворов белков) – двойственность:

1. Это истинные молекулярные растворы, т.к. одна частица ВМС – отдельная молекула;

2. Это и коллоидные растворы (обладающие свойствами коллоидных растворов).

Сходство растворов ВМС и коллоидных растворов:

1. Величина частиц (от 1 до 100 нм);

2. Наличие двух факторов устойчивости: заряда и водной оболочки;

3. Способность к коагуляции;

4. Способность к диализу;

5. Медленная диффузия;

6. Способность к седиментации;

7. Низкое осмотическое давление.

Дата добавления: 2014-01-03