Розчини ВМС, їх одержання і загальні властивості.

Високомолекулярні сполуки мають здатність розчинятись у тому чи іншому розчиннику, утворюючи розчини ВМС. При цьому залежно від спорідненості ВМС до розчинника можуть утворюватись як істинні, так і колоїдні розчини. У розчинниках, полярність яких відповідає полярності ВМС, утворюються істинні молекулярні розчини. Тому вони поділяються на гідрофільні та гідрофобні.

Тривалий час розчини ВМС вважали міцелярними дисперсними системами і називали ліофільними золями.

З одного боку, розчини ВМС виявляють усі ознаки, властиві істинним розчинам. З іншого боку, через те, що розміри макромолекул ВМС відповідають розмірам колоїдних частинок, розчини ВМС виявляють також властивості дисперсних систем. При цьому на їх поведінку мають сильний вплив форма і окремі фрагменти будови макромолекул, концентрація, температура, природа розчинника і полімеру.

Процес розчинення високомолекулярних сполук за механізмом суттєво відрізняється від розчинення низькомолекулярних речовин. Особливість розчинення полягає в тому, що розчин утворюється з частинок різних розмірів. Утворення розчинів ВМС розглядають як процес змішування двох рідин, коли полімер можна розглядати як переохолоджену рідину.

Набрякання полімерів. Початковим етапом розчинення полімерів є набрякання. Набрякання – це самочинний процес вбирання високомолекулярною речовиною великих кількостей низькомолекулярної рідини, що супроводжується значним збільшенням об’єму та маси полімеру.

На відміну від розчинення низькомолекулярних речовин, коли відбувається дифузія розчиненої речовини у розчинник, у процесі розчинення ВМС спостерігається, в основному, одностороння дифузія молекул розчинника у полімер. Цьому сприяють два чинники: велика швидкість дифузії малих за розміром молекул розчинника і нещільне упакування гнучких ланцюгових макромолекул полімеру.

Розрізняють дві стадії набрякання. На першій стадії невелика кількість молекул розчинника дифундує у ВМС, він заповнює проміжки між мікроланцюгами і сольватує певні групи полімеру. При цьому виділяється теплота, яку називають теплотою набрякання.

Тому, на першій стадії утворюється гетерогенна система, яка складється з дещо сольватованого полімеру і низькомолекулярного розчинника.

Друга стадія набрякання, яка не супроводжується виділенням теплоти, характеризується значним збільшенням маси і об’єму полімеру внаслідок осмотичного всмоктування великої кількості розчинника. При цьому слабшають зв’язки між окремими макромолекулами, збільшується число їх можливих конформацій і відбувається змішування деякої кількості великих і гнучких макромолекул із молекулами розчинника.

Якщо для полімеру характерне обмежене набрякання, то процес розчинення закінчується однією із стадій набрякання і веде до утворення еластичних драглів (желатин у воді кімнатної температури).

Чинники набрякання.

1. Природа полімеру та розчинника. Також закон подібного в подібном.

2. Молекулярна маса полімеру. Із збільшенням молекулярної маси здатність до розчинення в одному і тому самому розчиннику зменшується.

3. Температура. Для більшості полімерів з підвищенням температури ступінь набрякання збільшується.

4. рН середовища. Вплив рН на набрякання добре вивчений у білків. В ізоелектричній точці набрякання мінімальне, оскільки ступінь гідратації іоногенних груп найменша. Зміна рН в кислу або лужну ділянку відносно ізоелектричнї точки призводить до зростання ступеня набрякання. Саме різким зменшенням рН і набряканням тканини за рахунок сусідних ділянок пояснюють виникнення набряків при укусах комарів, бджіл, мурашок.

5. Ступінь подрібнення. Чим більший ступінь подрібнення, тим більша поверхня стику полімеру з розчинником, завдяки чому прискорюється проникнення молекул низькомолекулярної рідини всередину ВМС.