Polielektrolit molekulalari

Polielektrolit - molekulalarida eritmada ionlanishga qodir bo'lgan guruhlar mavjud bo'lgan polimer. Polielektrolitlar texnikada chiqindi suvlarni tozalash uchun koagulyantlar sifatida, yuqori konsentrlangan suvga asoslangan dispers tizimlarning (kulolchilik ishlab chiqarishdagi suspenziyalar va pastalar) viskozitesini kamaytirish uchun dispersant sifatida ishlatiladi. Ushbu ilovalarda polielektrolitlarning samaradorligi zarralar orasidagi ishqalanishni samarali ravishda kamaytiradigan elektr qo'sh qatlam hosil bo'lishi bilan zarralar yuzasida poliionlarning adsorbsiyasi bilan izohlanadi. Polielektrolitlarga eng muhim biologik polimerlar (biopolimerlar) - oqsillar, nuklein kislotalar kiradi. Ular qon viskozitesini tartibga solishda muhim rol o'ynaydi. Ion almashtirgichlar katta amaliy ahamiyatga ega.
Polielektrolit molekulalari
Polielektrolitlar polikationlarga (ularning dissotsilanish jarayonida asosiy makromolekula musbat zaryad oladi), polianionlarga (ionlashgan polimer molekulasining zaryadi manfiy) va poliamfolitlarga (makromolekulada ham musbat, ham manfiy zaryadlar mavjud) bo‘linadi. Qoida tariqasida, poliamfolitlar geteropolimerlardir. Dissotsilanish jarayonida makromolekuladan ajralgan ionga qarshi ion yoki qarshi ion deyiladi. Eritmada qarama-qarshi ionlarning bir qismi odatda polielektrolitning bitta makromolekulasi yaqinida to'planadi va bir qismi, erkin qarshi ionlar tashqi eritma ichiga kiradi. Polielektrolit jellari. Erituvchidagi polimer tarmoqlari jellar hosil qiladi. Agar gel polielektrolitdan iborat bo'lsa, dissotsiatsiya paytida qarshi ionlar jelda lokalizatsiya qilinadi va qo'shimcha osmotik bosim hosil qiladi, bu esa jellarning shishishiga olib keladi, bu Flori nazariyasining bashoratlaridan sezilarli darajada oshadi. Polielektrolit jellaridan superabsorbent sifatida foydalanishni ongli ravishda boshlash (inglizcha)rus. taxminan 1960-yillarga borib taqaladi. 1974 yilga kelib, Super Slurper kopolimeri (boshqa nomi H-SPAN: kraxmal magistraliga payvandlangan poliakrilonitril yon zanjirlari, suyultirilgan xlorid kislota bilan gidrolizlangan, polimer tarmog'iga o'zaro bog'langan) suvda oson va kuchli shishiradi. Superabsorbentlarning potentsial qo'llanilishi aniq bo'ldi va 1980-yillarda Super Slurper va boshqa polielektrolitlar qishloq xo'jaligida tuproqdagi namlikni va gigiena vositalarida (bir martalik tagliklar, gigiena prokladkalari, yaralarni bog'lash) qo'llanila boshlandi. Yaqinda polielektrolit asosidagi uch oʻlchamli makrogʻovak gidrogel olindi, undan suvdagi past ion konsentrasiyalarida ogʻir metallarni toʻliq olib tashlash uchun oqim tipidagi sorbent sifatida foydalanish mumkin [1]. Polielektrolitlarning superabsorbent xususiyatlarining tushuntirishlari keyinroq paydo bo'ldi. Masshtabi (hajmi boʻyicha baʼzan yuzlab marta) va keskinligi boʻyicha noodatiy boʻlib, qulab tushgan holatdan oʻta shishgan holatga oʻtishni birinchi marta 1977 yilda eksperimental fizik T. Tanaka suv va aseton aralashmasi eritmasida poliakrilamid tarmoqlarini oʻrganish chogʻida payqagan. . Neytral poliakrilamidning gidrolizlanishi va gelning zaryadlanishini anglagan Tanaka ta'sirning nazariy izohini ham berdi [2]. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, o'tish nuqtasining qulashi - o'ta shishgan holat o'ziga xos polielektrolitga qarab juda ko'p omillar bilan tartibga solinishi mumkin: harorat, pH, eritmadagi tuz konsentratsiyasi, sirt faol moddalar va boshqa moddalar qo'shilishi va boshqalar. 3]
Polielektrolitlar, polimer elektrolitlar, ya'ni eritmalarda ionlarga ajralish qobiliyatiga ega polimerlar. Bunday holda, bir makromolekulada davriy takrorlanadigan ko'p miqdordagi zaryadlar paydo bo'ladi. P. polimer kislotalar (masalan, poliakril), polimer asoslar (masalan, polivinilpiridiniy) va poliamfolitlarga (ham asosiy, ham kislotali guruhlarni oʻz ichiga olgan sopolimerlarga) boʻlinadi. Ko'pgina poli kislotalar zaif kislotali yoki asosli guruhlarni o'z ichiga oladi va shuning uchun faqat poli kislotalar uchun kuchli asos yoki ko'p asosli kuchli kislota ishtirokida ionlanadi. P.lar orasida eng muhim biopolimerlar - oqsillar va nuklein kislotalar mavjud. Sanoat va laboratoriya amaliyotida oʻzaro bogʻlangan polimerlar katta ahamiyatga ega boʻlib, ular oson ajraladigan guruhlarni (masalan, sulfo va aminokislotalar va boshqalarni) turli tarmoqli uch oʻlchamli polimerlarga kiritish yoʻli bilan tayyorlanadi. O'zaro bog'langan qatronlar ichida ion almashinadigan qatronlar eng katta ahamiyatga ega. Polimer molekulalaridagi dissotsilanuvchi guruhlar P.ning suvda va boshqa qutbli suyuqliklarda eruvchanligini aniqlaydi. Shunday qilib, sulfonatlangan chiziqli polistirol suvda yaxshi eriydi, polistirol esa eng suvga chidamli polimerlardan biridir. Fazoviy inshootning oʻzaro bogʻlangan P.lari suvda erimaydi, faqat shishadi. Eritmadagi P. molekulalarining xossalari zanjirning zaryadlangan guruhlarining bir-biri bilan va eritmaning past molekulyar ionlari bilan elektrostatik oʻzaro taʼsiri bilan aniqlanadi. P. molekulasidagi zaryadlar natijasida hosil boʻlgan kuchli elektrostatik maydon molekulaga yaqin qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning katta qismini mustahkam ushlab turadi. O'xshash zaryadlangan guruhlarning elektrostatik repulsiyasi eritmalardagi makromolekulalar konformatsiyasining sezilarli o'zgarishiga olib keladi: molekulalarning samarali hajmi ortadi; to'pga o'ralgan zanjirlar to'g'rilanib, dissotsilanish darajasi oshgani sayin chiziqqa yaqinlashadigan shaklga ega bo'ladi va hokazo. (Makromolekula va Konformatsiyaga qarang). Eritmalarning fizik-kimyoviy xossalari ham sezilarli darajada o'zgaradi (masalan, eritmaning qovushqoqligi yuzlab va minglab marta ortadi, qancha ko'p bo'lsa, uning konsentratsiyasi shunchalik yuqori bo'ladi va hokazo). Elektrolitlar eritmalari uchun past molekulyar og'irlikdagi elektrolitlar eritmalari uchun ishlab chiqilgan nazariya o'z kuchini yo'qotadi. Bunday polimerlarning qutbli guruhlarining dissotsiatsiyasi jarayonida paydo bo'ladigan past molekulyar og'irlikdagi ionlar polimerning qarama-qarshi zaryadlangan yuzasi yaqinida diffuz qobiq hosil qiladi va xuddi shu belgining boshqa ionlari bilan katta yoki kichik darajada almashinishi mumkin.