Пәнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы»
Дәріс 8 - Ионданушы макромолекулалар (полиэлектролиттер)
жүктеу/скачать 3,32 Mb.
|
ВМС каз
| Дәріс 8 - Ионданушы макромолекулалар (полиэлектролиттер)
Дәріс жоспары: Полиэлектролиттердің классификациясы Полиэлектролитердің сулы ерітінділердегі ионизациялық тепе теңдік Полиэлектролиттер ерітінділерінің гидродинамикалық қасиеттері Полиамфолит ерітінділерінің ерекшеліктері 1. Полиэлектролиттер деп макромолекуласында иондарға диссоциаланатын ионогенді тобы бар жоғары молекулалық қосылыстарды айтады. Ионогендік топтардың табиғатына байланысты күшті және әлсіз полиқышқылдар, полинегіздер және полиамфолиттер болып бөлінеді. Полиқышқылдардың және полинегіздердің тұздары күшті полиэлектролиттерге жатады. Макромолекулаларында қышқылдық және негіздік топтары бар полиэлектролиттерді амфотерлі немесе полиамфолиттер деп айтады. Мысалы — 2-метил-5-винил-пиридина және акрилының сополимері: Полиэлектролиттерге (полиамфолиттерге) биологиялық маңызы үлкен белоктар және нуклеин қышқылдары сияқты жоғары молекулалық қосылыстар жатады. Полиэлектролиттер иогенді емес полимерлердің және төмен молекулалық электролиттердің қасиеттеріне ие. Сондай ақ полиэлектролиттердің ерітіндідегі гидродинамикалық және электрохимиялық қасиеттері ионданатын тобы жоқ полимерлерден және төмен молекулалық қосылыстардан өзгешеленеді. 2. Полиэлектролиттерді потенциометрлік титрлеудің үлкен теориялық және практикалық маңызы бар. Карбонил тобының диссоциялану константасы диссоциацияланған және диссоциацияланбаған топтардың тепе теңдік концентрацияларымен анықталады: , мұндағы α – диссоциациялану дәрежесі. Логарифмделгеннен кейін: , мұндағы рН=-lg[H+], pKa=-lgKa. Полиқышқыл үшін полианион мен сутегі ионы арасындағы электростатикалық байланысты ескеретін қосымша мүше жазу керек: . pK0 белгілі болса Gэл мәнін потенциометрлік титрлеу арқылы анықтауға болады. pK0 потенциометрлиялық титрлеуде тәуелдіктіңα=0ге экстраполяция арқылы табуға болады. Көп жағдайда Gэл мәні пропорционал екендігі анықталған. Демек, полиэлектролиттердің титрлеуі мына теңдеумен анықталады , мұнда n > 1 және n мәнінің бірден ауытқуы электростатикалық эффект шамасын көрсетеді. Бұл теңдеуді Гендерсон Гассельбах теңдеуі деп аталады. 3. Зарядсыз полимерлердің келтірілген тұтқырлығы ηnp тұтқырлықтың шектік мәніне түзу сызық бойымен төмен қарай ұмтылады. Полиэлектролиттердің тұтқырлығы полимердің концентрациясы төмендеген сайын өсе береді. Бұл эфекттің себебі, ерітіндіні сұйылтқанда ол полиионның зарядтары негізгі тізбекке химиялық жолмен бекітілуі болғандықтан оның концентрациясы өзгермейді, ал қарсы иондардың концентрациясы азая береді, демек, полиион зарядтарын қалқалау дәрежесі де төмендейді. Зарядтардың электростатикалық тебісуі арту нәтижесінде тізбек жазылып, оның ерітіндіде алып тұрған көлемі ұлғая береді. Бұл эффект электростатикалық ісіну деп аталады. Полиэлектролиттік ісінуді бастапқы ерітіндіге нейтрал төменмолекулалық электролиттің артық мөлшерін енгізу жолымен немесе сүйылтуда ерітіндінің тұрақты иондық күшін сақтау жолымен жоюға болады. Полиэлектролиттік ісіну әлсіз полиэлектролиттің ерітіндісінің тұтқырлығының рН және иондалу дәрежесіне тәуелділігін зерттеуде бақыланады. 4. Макромолекулаларында қышқылдық пен негіздік топтары болғандықтан полиамфолиттер ортаның рН на қарай полиқышқылдар немесе полинегіздер қасиетерін көрсетеді. Сондай ақ молекулаларында әртүрлі табиғаты бар топтар болғандықтан оларға ерекше қасиеттер тән. Қышқыл ортада қышқылдық топтардың диссоциациясы жүреді, ал сілтілік топтар диссоциациясы ұшырайды, сондықтан макромолекула поликатионға айналады, яғни оң зарядка ие болады. Сілтілік ортада, керісінше, қышқылдық топтар диссоциацияланады да макромолекула теріс зарядка ие болады. Аралық ортада макромолекулар биполярлы ионды ұсынады. Макромолекула зарядтарының қосынды заряды нольге тең болған полиамфолит ерітіндісінің рН мәні изоэлектрлік нүкте (ИЭН) деп аталады. Полиамфолиттің сулы ерітіндісінің рН шамасы (басқа иондардың қатысуынсыз) ионогенді топтардың диссоциациясымен анықталады және изоионды нүкте деп аталады. Осы нүктедегі макромолекула заряды табиғатына және полиамфолиттердің қышқыл, негіз топтарының қатынасына тәуелді. Егер ИИН 7 тең болса,онда ол ИЭН сәйкес келеді. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: полиэлектролиттердің негізгі кластары, полиэлектролиттер ерітіндісіндегі тепе теңдік, полиамфолиттердің ерекшеліктері, полиэлектролиттердің гидродинамикалық қасиеттері Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар: Полиэлектролиттердің төмен молекулалық аналогтардан ерекшелігі неде? Полиэлектролитті ісіну дегеңіміз не және оны қалай жоюға болады? Полиамфолиттердің изоэлектрлік нүкте дегеңіміз не? Ол қалай анықталады? Ұсынылған әдебиеттер: 1. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Академия, 2010. 368 с. С.124-134 2. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы. Авторлар ұжымы.Алматы: Санат. – 1995. 269-276 б 3. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Высш.школа, 1992. С.112-116 жүктеу/скачать 3,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|