Высокомолекулярные соединения (ВМС)
Содержание
6.1. Физические и химические свойства биополимеров
6.2. Факторы устойчивости ВМС
ВМС - это макромолекулы, которые получаются в результате реакции полимеризации или поликонденсации.
К биологическим полимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и продукты их взаимодействия.
6.1. Физические и химические свойства биополимеров во многом зависят от их структуры.
Структура биополимеров:
1) глобулярная – правозакрученная спираль (α-спираль), которая изогнута таким образом, что в пространстве образуется некая сфера – глобула. Белки хорошо растворимы в воде и солевых растворах, они гидрофильны;
2) фибриллярная - β-структура. Биополимеры, обладающие такой структурой легко представить в виде складчатого листа, они имеют волокнистое строение и не растворимы
в воде, т.е. гидрофобны.
Свойства растворов ВМС аналогичны свойствам всех коллоидных растворов, но обладают некоторыми особенностями:
1) более высокой вязкостью;
2) набуханием;
3) способностью к желатинированию (гелеобразованию).
Осмотическое давление в растворах ВМС нелинейно зависит от концентрации (см. график Росм = f (СВМС)).
Определяется по уравнению
Росм = СRT / M + bc2 ( уравнение Галлера)
М - молярная масса,
С – весовая концентрация ВМС (г/л),
b - величина, зависящая от природы растворителя.
С помощью этого уравнения на практике определяют молярную массу (М) полимера. Осмотическое давление в биологических жидкостях обусловлено наличием как низкомолекулярных соединений (электролитов и неэлектролитов), так и высокомолекулярных соединений - главным образом, белков. Осмотическое давление крови, которое обусловлено наличием высокомолекулярных соединений, называется онкотическим, его величина составляет ≈0,04 атм. Общее осмотическое давление крови 7,7 ± 8,1 атм.
Вязкость растворов ВМС выше, чем у истинных и большей части коллоидных растворов. Определяют вязкость вискозиметрическим методом (см. методические указания к курсу).
Различают относительную и удельную вязкости (η – «эта») растворов
η раствора η t
ηотн = ------------------ = ---------- = --------
η растворителя ηо to
t - время истечения раствора из вискозиметра
to - время истечения из вискозиметра того же объема растворителя.
Вязкость растворов зависит от ряда факторов:
1. форма молекул: для растворов с асимметрической формой молекул вязкость выше;
2. температура: чем выше температура, тем ниже вязкость;
3. концентрация: чем больше концентрация ВМС, тем вязкость больше;
4. кислотность растворов (рН).
Увеличение вязкости с увеличением концентрации принято характеризовать величиной удельной вязкости, которая показывает относительное повышение вязкости раствора:
η раствора - η растворителя η - ηо
η уд = -------------------------------- = ---------
η растворителя ηо
Удельная вязкость ВМС не прямо пропорциональна концентрации полимера (см. график η уд = f (СВМС)).
Это связано с тем, что удельная вязкость зависит и от его молярной массы, в соответствии с уравнением Штаудингера: ηуд = k C M ,
С – весовая концентрация, (г/л)
k –постоянная, зависящая от природы полимера.
Желатинирование- процесс превращения раствора ВМС в студень или гель.
Макромолекулы связываются между собой, переплетаются, образуя рыхлую сетку, промежутки которой заполняет растворитель. В результате этого система теряет текучесть и превращается в гель.
На процесс желатинирования оказывают влияние те же самые факторы, что и на вязкость растворов.
Набухание- процесс увеличения массы и объёма полимера за счёт избирательного поглощения растворителя. Процесс набухания характеризуется степенью набухания i.
m –mo
i = , где m – масса ВМС после набухания; m0 - масса сухого ВМС.
mo
Дата добавления: 2016-03-15; просмотров: 1057;