2017-12-14
5225
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВМС. Повышение концентрации раствора ВМС способствует застудневанию, так как при этом возрастает частота столкновений между макромолекулами или их участками и увеличивается количество связей, олбравзующихся в единице обѐма.
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРА МАКРОМОЛЕКУЛ. Чем более растянута макромолекула, тем легче доступ к тем еѐ частям, которые могут вступать во взаимодействие. Макромолекулы, имеющие вытянутую форму, образуют студни даже в очень разбавленных растворах.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ. При возрастании температуры, если при этом не происходит необратимых химических изменений, обычно препятствует застудневанию из-за возростания интенсивности теплового движения сегментов и уменьшения связей между макромолекулами.
ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ. Процесс застудневания – это процесс постепенного упрочнения пространственной сетки полимера. Поэтому время играет положительную роль, но при этом следует помнить, что процесс застудневания будет проходить со временем в любом растворе. Застудневание требует выполнения определѐнных условий.
ВЛИЯНИЕ рН. Влияние рН особенно заметно, если полимер амфотерен (белок). Застудневаниеидѐт лучше всего при рН, отвечающим изоэлектрической точке. С изменением рН в любых направлениях от рН изоэлектрической точки макромолекулы приобретают одноименные заряды, что препятствует образованию связей между ними.
Студни обладают свойствами как твердых тел, так и жидкостей. Студням, как тведым телам, присуще механические свойства: упругость, прочность, эластичность, способность сохранять определѐнную форму.
Упругость студней определяется прочностью и гибкостью макромолекулярной сетки в них, а также свойствами ориентированных молекул растворителя. Особенно это характерно для полярных макромолекул в водной среде. Гидратные оболочки, окружающие полярные группы, создают упругую водную сетку студня.
Упругие и эластичные свойства студней проявляются при работе мышц человека. Мышцы состоят из волокон ткани, которые образуют студни. Под влиянием нервных импульсов и вследствие эластичности эти своеобразные студни способны сокращаться, совершать работу и обеспечивать двигательные процессы организма человека.
Структурно-механические свойства студней зависят от прочности каркаса, образованного макромолекулами. Если в студне каркас образован за счѐт прочных химических связей или водородными связями, то при механическом воздействии на такие студни структура разрушается и такие студни не восстанавливают свою структуру. Однако, если связи между макромолекулами слабые, имеют малую прочность, то после механического воздействия структура студня восстанавливается. Такие студни являются тиксотропно-обратимыми.
Тиксотропия – это обратимое изменение физико-механических свойств полимерных и дисперсных систем при механических воздействиях на эти системы в изотермических условиях.
Примерами могут служить такие продукты как кефир, маргарин, тиксотропными свойствами обладают тесто, строительные растворы и т.д. Тиксотропными свойствами обладают и студни желатина и агар-агара.
При старении студни теряют гомогенность. Это явление называют синерезисом. Синерезис сопровождается уплотнением пространственной структурной сетки и уменьшением объѐма студня за счѐт выделения жидкой фазы. Примеры синерезиса – отделение сыворотки при свѐртывании крови, при скисании молока и т.д. В человеческом организме синерезисидѐт достаточно медленно и скорость его индивидуальна. Следует отметить, что при синерезисе вначале выделяется свободная вода, а затем, частично, связанная. Студни не способны восстанавливать свою структуру.
Для студней амфотерных белков наибольшийсинерезис осуществляется в изоэлектрической точке. С отклонением рН среды в ту или другую сторону от изоэлектрической точки синерезис уменьшается, так как фрагменты макромолекулы приобретают одноименный заряд, что приводит к взаимному отталкиванию цепочек макромолекул друг от друга. Это в свою очередь вызывает увеличение объѐма студня, а следовательно, и уменьшение синерезиса. Влияние низкомолекулярных электролитов на синерезис различно, но, как правило, электролиты, способствующие набуханию, уменьшают синерезис.
Жидкость, заполняющую сетку студня, часто называют интермицелярной, еѐ можно разделить на свободную, которая механически включена в каркас студня и не входит в сольватную оболочку, и связанную. Количество связанной воды в студне зависит от степени гидрофильности макромолекулы: чем больше количество гидрофильных групп, тем больше связанной воды в студне.
Связанная вода обладает особыми свойствами: большой плотностью, пониженной температурой замерзания и т.д. Связанная вода студней играет большую роль в природе: еѐ присутствие в почве, растениях, во всех живых организмах обеспечивает морозоустойчивость, поддерживает “водные запасы”, определяет морфологические структуры клеток и тканей. В человеческом организме доля связанной воды у младенцев составляет примерно 70%, а у пожилых людей – до 40%, что обусловливает появление морщин, дрялость кожи.
34. Высаливание ВМС. Растворы ВМС образуются самопроизвольно и являются термодинамически устойчивыми.
Под влиянием электролитов происходит процесс выделения ВМС из раствора, называемый высаливанием. Для разрушения раствора ВМС требуется большая концентрация электролита.
В основе механизма высаливания ВМС лежит процесс дегидратации. Ионы введенного электролита и молекулы спирта как бы «отнимают» большую часть растворителя от макромолекулы полимера. Концентрацию электролита, при которой наступает быстрое осаждение полимера, называют порогом высаливания ВМС. Высаливающее действие ионов изменяется в соответствии сихгидратируемостью. Высаливание ВМС имеет большое практическое значение. Его применяют для фракционирования белков, полисахаридов и других веществ.
В фармацевтической технологии высаливание часто применяют в производстве ферментных и других препаратов из животного сырья с целью осаждения примесей сопутствующих белков или для выделения действующего белка (гормона, фермента).
В аптечной технологии лекарств высаливающее действие электролитов, а также этилового спирта, сахарного сиропа, учитывают при изготовлении растворов ВМС. Этиловый спирт и большие количества электролитов несовместимы с раствором ВМС.
35. Коацервация. При нарушении устойчивости раствора ВМС возможно образование коацервата - новой жидкой фазы, обогащенной полимером. Это явление носит название коацервации и характерно для ряда белков. Оно заключается в разложении системы на две фазы, из которых одна представляет собой раствор ВМС в растворителе, а другая - раствор растворителя в ВМС. Коацерват может находиться в исходном растворе в виде капель или образовывать сплошной слой (расслаивание). Процессу коацервации способствует низкая температура, изменения рН среды, введение низкомолекулярных электролитов. Наиболее изучена коацервация белков и полисахаридов в водных растворах. Коацервацию используют при микрокапсулировании лекарств.
36. Набухание может бытьограниченным и неограниченным. В первом случае а достигает постоянной предельной величины (например, набухание желатина в воде при комнатной температуре), во втором - значенияmи а проходят через максимум, после которого полимер постепенно растворяется (например, желатин в горячей воде). В этом случае набухание является начальной стадией растворения.
Процесс набухания можно разделить на 2 стадии. На первой стадии происходит выделение теплоты АН, наблюдается контракция системы (уменьшение общего объема). Вторая стадия почти не сопровождается контракцией и выделением теплоты, но характеризуется увеличением а и объема набухшего полимера.
Ограниченное набухание обычно заканчивается на второй стадии, неограниченное приводит к растворению полимера. Ограниченно набухший полимер называется студнем.
Студни обладают свойствами как твердых тел, так и жидкостей. Студням, как тведым телам, присуще механические свойства: упругость, прочность, эластичность, способность сохранять определѐнную форму.
Упругость студней определяется прочностью и гибкостью макромолекулярной сетки в них, а также свойствами ориентированных молекул растворителя. Особенно это характерно для полярных макромолекул в водной среде. Гидратные оболочки, окружающие полярные группы, создают упругую водную сетку студня.
Упругие и эластичные свойства студней проявляются при работе мышц человека. Мышцы состоят из волокон ткани, которые образуют студни. Под влиянием нервных импульсов и вследствие эластичности эти своеобразные студни способны сокращаться, совершать работу и обеспечивать двигательные процессы организма человека.
Структурно-механические свойства студней зависят от прочности каркаса, образованного макромолекулами. Если в студне каркас образован за счѐт прочных химических связей или водородными связями, то при механическом воздействии на такие студни структура разрушается и такие студни не восстанавливают свою структуру. Однако, если связи между макромолекулами слабые, имеют малую прочность, то после механического воздействия структура студня восстанавливается. Такие студни являются тиксотропно-обратимыми.
Тиксотропия – это обратимое изменение физико-механических свойств полимерных и дисперсных систем при механических воздействиях на эти системы в изотермических условиях.
Примерами могут служить такие продукты как кефир, маргарин, тиксотропными свойствами обладают тесто, строительные растворы и т.д. Тиксотропными свойствами обладают и студни желатина и агар-агара.
При старении студни теряют гомогенность. Это явление называют синерезисом. Синерезис сопровождается уплотнением пространственной структурной сетки и уменьшением объѐма студня за счѐт выделения жидкой фазы. Примеры синерезиса – отделение сыворотки при свѐртывании крови, при скисании молока и т.д. В человеческом организме синерезисидѐт достаточно медленно и скорость его индивидуальна. Следует отметить, что при синерезисе вначале выделяется свободная вода, а затем, частично, связанная. Студни не способны восстанавливать свою структуру.
Для студней амфотерных белков наибольшийсинерезис осуществляется в изоэлектрической точке. С отклонением рН среды в ту или другую сторону от изоэлектрической точки синерезис уменьшается, так как фрагменты макромолекулы приобретают одноименный заряд, что приводит к взаимному отталкиванию цепочек макромолекул друг от друга. Это в свою очередь вызывает увеличение объѐма студня, а следовательно, и уменьшение синерезиса. Влияние низкомолекулярных электролитов на синерезис различно, но, как правило, электролиты, способствующие набуханию, уменьшают синерезис.
Жидкость, заполняющую сетку студня, часто называют интермицелярной, еѐ можно разделить на свободную, которая механически включена в каркас студня и не входит в сольватную оболочку, и связанную. Количество связанной воды в студне зависит от степени гидрофильности макромолекулы: чем больше количество гидрофильных групп, тем больше связанной воды в студне.
Связанная вода обладает особыми свойствами: большой плотностью, пониженной температурой замерзания и т.д. Связанная вода студней играет большую роль в природе: еѐ присутствие в почве, растениях, во всех живых организмах обеспечивает морозоустойчивость, поддерживает “водные запасы”, определяет морфологические структуры клеток и тканей. В человеческом организме доля связанной воды у младенцев составляет примерно 70%, а у пожилых людей – до 40%, что обусловливает появление морщин, дрялость кожи.
