Учебное пособие по коллоидной химии Казань 2015 1
Общая характеристика растворов ВМС
Download 1.57 Mb. Pdf ko'rish
|
uch.pos.- 3-disp.sist
|
9.2. Общая характеристика растворов ВМС
Физико-химические свойства растворов высокомолекулярных со- единений определяются размерами и формой макромолекул в растворе, интенсивностью взаимодействия макромолекул между собой и их сродст- вом к растворителю. По этому признаку растворители делятся на так назы- ваемые «хорошие» (высокое сродство) и «плохие» (низкое сродство). В хороших растворителях полимеры способны образовывать истинные растворы. В таких растворителях высокомолекулярные соединения нахо- дятся не в виде мицелл или пачек, а в виде отдельных макромолекул. Ис- 80 тинные растворы ВМС подчиняются правилу фаз Гиббса. В частности это означает, что при ограниченной растворимости концентрация насыщенно- го раствора зависит только от температуры и не зависит от пути образова- ния раствора (при нагревании или при охлаждении). Сходство растворов ВМС с коллоидными растворами обусловлено гигантскими размерами макромолекул, масса которых соизмерима с мас- сой мицелл коллоидов. Те свойства растворов, которые определяются раз- мерами частиц, у этих систем близки. Как и коллоидные растворы, раство- ры ВМС отличаются медленной диффузией, низким осмотическим давле- нием π, и соизмеримой с коллоидными растворами интенсивностью бро- уновского движения. Макромолекулы в растворе не способны проходить через полупроницаемые мембраны, задерживаются ультрафильтрами. По оптическим свойствам растворы высокомолекулярных соединений также близки к коллоидным. Они обладают повышенной мутностью, в них на- блюдается, хотя и менее четко, эффект Тиндаля. Меньшая интенсивность дифракционного рассеивания света в растворах ВМС обусловлена близо- стью показателей преломления дисперсионной среды (растворителя) и дисперсной фазы (растворенного полимера). Однако растворы ВМС имеют ряд специфических особенностей. В отличие от коллоидных систем рас- творы высокомолекулярных веществ образуются самопроизвольно при контакте полимера с растворителем путем набухания, переходящего в рас- творение. Самопроизвольный процесс растворения сопровождается уменьшением энергии Гельмгольца в системе (ΔF<О), тогда как дисперги- рование вещества до коллоидного состояния требует значительных затрат энергии (ΔF>0). Коллоидные растворы, обладающие избыточной поверх- ностной энергией, термически неустойчивы, не могут быть получены и не могут существовать без присутствия стабилизатора и даже при его нали- чии способны стареть. Растворы же высокомолекулярных соединений при неизменности внешних условий могут существовать неограниченно долго без стабилизирующих добавок и являются термодинамически устойчивы- ми. Вследствие этого процессы, происходящие в них с изменением темпе- ратуры, давления и концентрации, обратимы. Обратимость свойств и под- чинение растворов ВМС правилу фаз также подтверждают их термодина- мическую устойчивость. Однако следует отметить, что равновесие в рас- творах ВМС устанавливается чрезвычайно медленно (иногда через недели и месяцы и более). Высокомолекулярные соединения, как и низкомолекулярные веще- ства, в зависимости от условий могут образовывать не только истинные, но и коллоидные растворы (например, латексы – это коллоидные растворы каучуков в водной среде). Нередко растворы ВМС проявляют свойства коллоидов лишь частично. Гибкие макромолекулы способны при тепловом движении изменять форму в растворе. Такие различные формы макромо- 81 лекул, переходящие друг в друга, называют конформациями. В хороших растворителях макромолекулы обычно вытянуты и гибки, в плохих – более жестки, проявляют тенденцию к свертыванию. Растворы, в которых мак- ромолекулы свернуты в клубок, в большей степени проявляют свойства коллоидных растворов, так как макромолекулы, свернутые в клубок, мож- но рассматривать как зародыши новой фазы, поскольку наружные и внут- ренние части клубка находятся в разных условиях. Как зародыши новой фазы можно рассматривать ассоциаты молекул, тенденция к образованию которых наблюдается в растворах средних концентраций. Такие растворы высокомолекулярных соединений сближаются по свойствам c коллоидны- ми, и рассмотрение их в курсе коллоидной химии становится еще более уместным. Download 1.57 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|