Вязкость растворов высокомолекулярных соединений

Вязкость относится к специфическим свойствам растворов ВМС. Даже разбавленные растворы ВМС отличаются высокой вязкостью, которая связана как с большой молярной массой полимеров и гибкостью цепей так, и с наличием высокой сольватации макромолекул. По вязкости растворы ВМС резко отличаются от растворов веществ низкомолекулярных, так при одной и той же массовой концентрации вязкость растворов ВМС выше, чем у растворов низкомолекулярных веществ, а с увеличением концентрации она быстро возрастает. Такая высокая вязкость растворов ВМС даже при их низкой концентрации объясняется наличием в системе длинных гибких макромолекул. Вязкость жидкости можно определить как сопротивление жидкости передвижению одного ее слоя относительно другого. Громадные, вытянутые и гибкие макромолекулы увеличивают силу трения между слоями, т.е. увеличивают вязкость.

Вязкость раствора полимера зависит от природы растворителя и очень сильно влияет на форму макромолекул в растворе. В полярных растворителях молекула полимера сильно гидратирована, что придает ей жесткость и она имеет вытянутую форму (палочка). В неполярных растворителях и при рН=ИЭТ гидратация макромолекулы мала и ее отдельные части взаимодействуют друг с другом, образуя более или менее плотный клубок (глобулу). Чем лучше полимер растворяется в растворителе, тем более вытянуты макромолекулы и тем больше вязкость.

Относительнаявязкость представляет собой отношение вязкости раствора ВМС ή к вязкости растворителя ή₀.

ή_отн= ή/ ή₀

Удельнаявязкость находится по формуле:

ή_уд=( ή - ή₀)/ ή₀

Молекулярную массу полимера можно найти по формуле Штаудингера:

ή_уд/с= КМ

где: ή_уд/с называется приведенной вязкостью,М- молярная масса растворенного полимера: С - массовая концентрация полимера в растворе (%): К - константа, постоянная для данного гомологического ряда.

Для характеристики вязкости растворов ВМС применимо уравнение Марка-Куна-Хаувинка:

[η] = KМ^α,

где: [η] – характеристическая вязкость; α - константа, характеризующая степень свертывания макромолекулы в данном растворителе (в виде палочки или глобулы).

Биологическое значение вязкости заключатся в том, что вещества протоплазмы находятся в 2-х состояниях: в виде коллоидного раствора –золя и студня - геля. Этим состоянием протоплазмы обусловлена ее вязкость, у большинства клеток консистенция цитоплазматического матрикса превышает вязкость воды не более чем в 5-10 раз, но в ряде случаев может быть значительно выше. Вязкость протоплазмы зависит от обменных процессов в клетках. Так, она повышается при повреждении клетки, а в яйцеклетках - после оплодотворения. Во время деления клетки обнаруживается ритмичное изменение вязкости протоплазмы. Вязкость крови меняется в зависимости от физиологического и патологического состояния организма. Вязкость крови понижается при циррозе печени, при анемии, увеличивается при тромбозах, атеросклерозе. Необходимо учитывать вязкость крови (т.е. реологические свойства) при обширных операциях на аорте, а также в акушерской хирургии.