Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Молекулярная теория строения
ЧАСТИЦ РАСТВОРОВ ВМС
Согласно молекулярной теории, растворы высокомолекулярных соединений содержат отдельные не связанные друг с другом макромолекулы, которые имеют форму свернутых в клубок нитей. Сольватная оболочка по длине макромолекул неодинакова. Она толще в районе полярных функциональных групп и тоньше (или отсутствует) в других участках молекулы. Пространственная форма этих макромолекул постоянно меняется в результате теплового движения, но в среднем она остается в форме эллипсоида вращения с отношением осей примерно 1:10. При не слишком большой длине макромолекулы клубок не плотен и сквозь него могут пройти молекулы растворителя. Но с увеличением длины молекулы клубок становится более плотным и неспособным пропускать через себя молекул растворителя. На поверхности молекулярного клубка по разным причинам могут появляться заряды. Во-первых, макромолекула сама может содержать некоторое ко-личество ионогенных групп (– СООН, –SO3H, –NH3ОН и другие), ко-торые в растворе могут диссоциировать на ионы. Например, в белках группы –СОО– сообщают отрицательный заряд, а положительный заряд им придают группы –NH . Нуклеиновые кислоты отрицательно заряжены за счет диссоциации фосфатных групп. Во-вторых, макромолекулы могут связывать своими полярными функциональными группами ионы определенного знака заряда из раствора и приобретать тот или иной заряд. В-третьих, если макромолекула даже не имеет полярных функциональных групп, то за счет поляризации электронной плотности некоторых участков она может связывать ионы из раствора и приобретать определенный заряд. Таким образом, молекулярный клубок имеет на поверхности две оболочки: электрическую и сольватную, которые препятствуют образованию связей между макромолекулами и делают растворы ВМС устойчивыми системами. Особенности растворов белков. Молекулы белков содержат в боковых участках полипептидной цепи различные функциональные группы, из которых наиболее важными и влияющими на свойства их растворов являются группы – NH2 и – СООН. Поскольку таких групп в молекуле множество и в растворе они способны ионизироваться, то белки относят к полиэлектролитам. В сильнокислых растворах за счет подавления диссоциации группы – СООН находятся в неионизированном состоянии, в то время как аминогруппы оказываются заряженными – NH . В целом моле-кула белка имеет также положительный заряд. Положительно заряженные участки макромолекулы отталкиваются друг от друга, что приводит к разрыхлению и разворачиванию молекулярного клубка.
В сильнощелочных растворах, наоборот, ионизированы карбок-сильные группы – СОО–, а аминогруппы нейтральны – NH3OH. Макромолекула в целом несет отрицательный заряд. Отдельные отрицательно заряженные участки, отталкиваясь друг от друга, также разворачивают молекулярный клубок. При переходе от кислых растворов к щелочным существует оп-ределенное значение рН, при достижении которого заряд молекулы белка становится нейтральным. Состояние белка, при котором суммарный заряд его боковых функциональных групп равен нулю, называется изоэлектрическим состоянием, а значение рН, при котором оно достигается – изоэлектрической точкой (ИЭТ)данного белка. Поскольку у различных белков соотношение количества групп –СООН и - NH2 разное, то и значение ИЭТ будет разным. Если в молекуле преобладает число карбоксильных групп, то ИЭТ<7. Если, наоборот, больше количество аминогрупп, то ИЭТ>7. Например, для желатина ИЭТ=4,7, а для глиадина пшеницы ИЭТ=9,8. В изоэлектрическом состоянии по разному заряженные группы – СОО – и – NH притягиваются друг к другу и макромолекула сворачивается в плотный клубок. При этом свойства растворов белков резко меняются: имеют наименьшую вязкость, плохую растворимость, минимум оптического вращения и другие.
ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Электрокинетические явления – это эффекты, связанные с относительным движением двух фаз под действием электрического поля, а также возникновением разности потенциалов при вынужденном относительном движении двух фаз, на границе между которыми существует двойной электрический слой (рисунок 11 а). В мицеллах лиофобных золей двойной электрический слой образуется за счет противоположно заряженных ионов адсорбционного и диффузного слоев. На рисунке 11 б показан график изменения потенциала при удалении от поверхности ядра к внешней границе мицеллы. Потенциал о называется термодинамическим потенциалом. Величина его зависит от количества потенциалопределяющих ионов, адсорбированных на поверхности ядра и не поддается экспериментальному определению.
Рисунок 11 Строение двойного электрического слоя (а) и график изменения потенциала в двойном электрическом слое (б) мицеллы
На границе между адсорбционным и диффузным слоями возникает разность потенциалов, которая называется электрокинетичес-ким потенциалом. Этот потенциал обычно обозначают греческой буквой (дзета) и потому называют дзета-потенциалом ( -потенциал). По-другому, его можно рассматривать как заряд гранулы (рисунок 11 б). -потенциал является важной характеристикой коллоидных систем, определяющей их свойства и устойчивость. В электрокинетических явлениях обычно происходит отрыв ионов диффузного слоя от гранулы. Электрофорез. Электрофорез – это движение частиц дисперсной фазы в электрическом поле к противоположно заряженному электроду. В лиофобных золях гранула движется к одному из электродов, а ионы диффузного слоя – к другому. Существуют различные методы определения скорости движения частиц при электрофорезе. Зная их скорость, вычисляют величину -потенциала частиц цилиндрической формы по формуле: где – электрокинетический потенциал, В; – динамическая вязкость растворителя, Пз (пуаз); и – скорость движения частицы, см/с; l – расстояние между электродами, см; – диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды; Е – приложенная к электродам разность потенциалов, В; 300 – коэффициент перевода электростатической единицы в вольты. Электрофорез также наблюдается в растворах ВМС. Однако до сих пор какая-либо теория электрофореза для свернутых в клубок макромолекул отсутствует. Электрофорез находит применение при нанесении тонких слоев коллоидных частиц на поверхность проводящего материала, очистке веществ от примесей, при получении новых материалов и в медицинской практике. Электроосмос. Электроосмос – это явление переноса жидкости через пористые диафрагмы и мембраны, а также через слои высококонцентрированных коллоидных частиц под действием внешнего электрического поля. На поверхности стенок капилляров диафрагм и мембран также образуется двойной электрический слой. Поэтому при наличии внешнего электрического поля ионы диффузного слоя начинают двигаться к противоположно заряженному электроду, увлекая за собой сольватную оболочку и близлежащие слои жидкости за счет внутреннего трения – вязкости.Так происходит перенос жидкости к одному из электродов при электроосмосе. Метод электроосмоса используют также при определении ς -по-тенциала коллоидных частиц. Для этого измеряют объем перене-сенной жидкости в единицу времени при определенной силе тока и вычисляют по формуле величину -потенциала: = , где и 300 – имеют тот же смысл, что и в уравнении электрофоре-за; – электрокинетический потенциал, В; – удельная электропро-водность жидкости, Ом–1 см–1; v – объем жидкости, перенесенный за секунду, см3/с; I – сила тока, А (ампер).
Электроосмос также находит применение в различных процессах. Например, им пользуются при обезвоживании пористых материалов: грунта, строительных материалов, продуктов питания, сырья для пищевой промышленности и другие. При этом обезвоживаемый предмет помещают между двумя электродами и вода, в зависимости от строения двойного электрического слоя, двигается к одному из них и собирается в специальных емкостях. Потенциал протекания (эффект Квинке). Потенциал протекания – это эффект, обратный электроосмосу – возникноение разности потенциалов между концами капилляра, а также между противоположными поверхностями диафрагмы, мембраны или другой пористой среды при продавливании через них жидкости. Движущаяся по капиллярам жидкость уносит с собой ионы диффузного слоя. Тот конец капилляра, куда двигаются ионы диффузного слоя, приобретает заряд, одинаковый по знаку зарядам ионов диффузного слоя, а другой конец – противоположный по знаку заряд. Потенциал седиментации (эффект Дорна). Потенциал седиментации – это эффект, обратный электрофорезу – возникновение разности потенциалов в жидкости вследствие движения частиц, вызванного силами неэлектрического характера (например, при оседании частиц в поле тяжести, при движении в ультразвуковом или центробежном поле). При принудительном движении частиц дисперсной фазы в жидкости ионы диффузного слоя несколько отстают от частиц дисперсной фазы. В результате та сторона жидкости, откуда уходит дисперсная фаза, приобретает заряд, одинаковый по знаку с зарядом ионов диффузного слоя, а другая сторона – противоположный по знаку заряд.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 413; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.153.156.108 (0.011 с.) |