XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Высокомолекулярные соединения (ВМС) – это вещества, молекулы которых состоят из большого числа химически связанных атомов и имеют высокую молярную массу M > 5000 г/моль.

Молекулы ВМС представляют собой длинные цепи, состоящие из многократно повторяющихся группировок атомов, поэтому их называют макромолекулами.

Классификация полимеров

Основные виды классификации ВМС
состав	природа	структура
 неорганические  органические	 естественные  искусственные  синтетические	 линейные (одномерные)  плоскостные (двухмерные)  объемные (трехмерные)

К неорганическим полимерам с цепным строением следует отнести пластическую серу, алюмосиликаты, поликремниевые кислоты.

Класс органических полимеров многочисленен. К ним относятся природные полимеры:

углеводороды (натуральный каучук);

углеводы (целлюлоза, агар-агар, гуммиарабик, гликоген, крахмал);

белки (альбумин, миозин, гемоглобин, желатин);

нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК).

К искусственным полимерам относят ВМС, полученные путем специальной химической обработки природных полимеров. Например, ацетатное волокно (вискоза), получают путем реакции этерификации природного полимера целлюлозы с уксусной кислотой.

В настоящее время в технике и быту широко используются синтетические высокомолекулярные продукты. Сюда следует отнести синтетические каучуки (бутадиеновый, изопреновый), пластмассы, синтетические волокна (капрон, полиэстер), смолы (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиакриламид), лаки, краски и т.д.

Классификация полимеров по их структуре самостоятельно: Методическое пособие «Физико-химия дисперсных систем», ч.II , стр.7.

Биополимеры

Одной из важнейших групп ВМС, которая особенно интересна для биологии и медицины, являются биополимеры.

Биополимеры – это высокомолекулярные вещества, обеспечивающие жизнедеятельность живых систем.

К ним относятся:

Белки.

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК)

Полисахариды – целлюлоза, крахмал, гликоген.

Все они выполняют важнейшие различные функции в биосистемах.

Особые свойства ВМС

Полимеры обладают свойствами, которые отличают их от других классов веществ. К ним относятся:

высокая молярная масса

асимметричное строение

гибкость и эластичность

Свойства растворов ВМС.

Растворы полимеров являются лиофильными системами, поскольку между макромолекулами ВМС и молекулами растворителя существует сродство. При растворении ВМС наблюдается процесс сольватации – взаимодействие молекул растворителя с соответствующими группами полимера с образованием сольватных оболочек.

Таким образом, если между полимером и растворителем нет сродства, то получить раствор ВМС невозможно.

Если растворитель вода, то процесс называется гидратацией. В воде будут хорошо растворяться полярные полимеры, например белки. В растворах белков наблюдается два вида гидратации:

Электростатическая

(ион-дипольное взаимодействие)

Э лектронейтральная

(диполь-дипольное

взаимодействие)

водородные связи

Неполярные полимеры растворяются в неполярных растворителях (например, каучук в бензоле или спирте). При этом происходит процесс сольватации гидрофобных цепей молекулами неполярных органических растворителей за счет Ван-дер-Ваальсовых сил (Е_а = 4 кДж/моль), в результате возникает гидрофобный тип сольватации:

Природа растворов ВМС.

В основе современной теории растворов ВМС лежат следующие положения:

Полимеры образуют истинные растворы, в которых частицами дисперсной фазы являются макромолекулы, а не мицеллы. Это обусловлено, во-первых, их асимметричностью; во-вторых, мощной сольватной оболочкой. При таких условиях система гомогенна из-за отсутствия физической поверхности раздела между дисперсной фазой и средой.

В концентрированных растворах полимеров появляется вероятность столкновения макромолекул, что приводит к образованию ассоциатов за счет взаимодействия между участками, лишенными сольватных оболочек. В отличие от мицелл, ассоциаты существуют кратковременно, распадаются и вновь образуются в различных участках объема системы и не являются постоянными кинетическими единицами.

Таким образом, растворы ВМС являются истинными растворами, проявляющими общие свойства с растворами низкомолекулярных соединений.

Особые свойства растворов ВМС

Аномально высокая вязкость

Более высокое осмотическое давление, чем рассчитанное по уравнению Вант-Гоффа

Защитное действие ВМС по отношению к коллоидным растворам

Явление коацервации

Способность к желатинированию (структурированию)

Список литературы:

1. Добровольская А.В., Шамкова Н.Т., Хрисониди В.А. Исследование фазовых переходов комбинированных масс на основе творога методом дифференциально-термического анализа // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2015. № 5-6 (347-348). С. 97-101.

2. Хрисониди В.А. Исследование состава примесей пентозных гидролизатов // Мир науки и инноваций. 2015. Т. 14. С. 5-9.

3. Барашкина Е.В., Тамова М.Ю., Шабалина С.Г., Мажара С.А. Реологические свойства водных растворов пищевых структурообразова гелей // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2004. № 5-6 (282-283). С. 77-78.

Код для цитирования: Скопировать