Реферат на тему Коллоидно-химические свойства и устойчивость растворов высокомолекулярных соединений

Введение 3
1. Свойства растворов высокомолекулярных соединений 4
1.1. Получение лиофобных коллоидных систем 8
1.2. Вязкость растворов 12
2. Растворы высокомолекулярных соединений и защищенных коллоидов 16
2.1. Свойства и особенности изготовления растворов природных ВМС 18
2.2. Приготовление растворов синтетических и полусинтетических ВМС 20
Заключение 22
Список использованной литературы 23

До 1930-х годов бытовали разные точки зрения на характер решений высокомолекулярных систем. Некоторые из ученых полагали, что высокомолекулярные системы являются истинными растворами, другие же считали, что эти растворы — типичные коллоиды, иначе говоря, дисперсные системы. Различия складывались из того, что растворы высокомолекулярных систем обладали свойствами истинных растворов — самопроизвольное образование раствора, его термодинамическая стабильность, молекулярная дисперсия, гомогенность и свойствами коллоидных растворов — неспособность молекул полимера проникнуть в полупроницаемый раствор, мембрана, низкое осмотическое давление, низкие скорости диффузии молекул светорассеяния. Когда были определены размеры молекул ВМС, стало очевидно, что различия были исчерпаны. Свойства растворов полимеров, которые характерны для коллоидных растворов, обусловлены соизмеримостью молекул полимера и коллоидных частиц.
Цель работы: Коллоидно-химические свойства и устойчивость растворов высокомолекулярных соединений.
Задачи: 1. Свойства растворов высокомолекулярных соединений;
2. Получение лиофобных коллоидных систем;
3. Вязкость растворов;
4. Растворы высокомолекулярных соединений и защищенных коллоидов;
5. Свойства и особенности изготовления растворов природных ВМС;
6. Приготовление растворов синтетических и полусинтетических ВМС.

Растворы полимеров, если они находятся в термодинамически сбалансированном состоянии, являются агрегатно устойчивыми, как и реальные растворы. Стабильность раствора обусловлена не только хорошим сродством полимера с растворителем, но и в значительной степени с конформационными возможностями полимерной цепи. Следовательно, можно нарушать стабильность полимерных растворов, либо уменьшением количества «свободного» растворителя, либо уменьшением энтропийного фактора. Первый получают путем добавления веществ, растворяющих растворитель, в раствор ВМС, например, путем добавления полимера, электролита, в водный раствор. Уменьшение энтропийного фактора возможно за счет образования межмолекулярных связей, например, с увеличением концентрации полимера в растворе.
При введении большого количества электролитов наблюдается отделение высокомолекулярных соединений от растворов. Однако это явление не следует отождествлять с коагуляцией типичных золей. Соль коагуляции происходит при введении относительно небольших количеств электролитов и, как правило, является необратимым явлением.
Полимеры классифицируются в зависимости от их применения: лекарственные вещества и вспомогательные вещества для приготовления различных лекарственных форм. В фармацевтической практике смеси с такими соединениями, как пепсин, растворимые экстракты и крахмальная слизь, чаще всего готовят из натуральных высокомолекулярных соединений. Природные полимеры — это белки. Одним из представителей этой группы веществ является протеолитический фермент желудочного сока — пепсин, полученный из слизистой оболочки желудка свиньи.

1. Свойства растворов высокомолекулярных соединений
Около 70 лет назад существовали две теории растворов полимеров. Согласно одному из них (мицеллярная теория, разработанная Майером и Марком), макромолекулы находятся в растворе в виде мицелл, согласно второму, достаточно разбавленные растворы полимеров содержат отдельные молекулы, которые не связаны друг с другом.
Мицеллярная теория потеряла смысл. Исследования показали, что полимеры в подходящих растворителях самопроизвольно диспергируются в отдельных молекулах. Молекулярная теория подтверждается рядом фактов.
1. Определение молекулярных масс в разбавленных растворах полимеров четко показало отсутствие мицелл в таких растворах.
2. Растворение веществ с высокой молекулярной массой, а также растворение веществ с низкой молекулярной массой происходит самопроизвольно, часто с выделением тепла. При диспергировании вещества до коллоидного состояния требуется энергия для преодоления межмолекулярных сил.
Растворы полимеров являются стабильными относительно температуры и при должном хранении могут сохраняться в течение достаточно большого времени. Коллоидные растворы, напротив, термодинамически нестабильны и в них происходит коагуляция.
Растворение полимеров не требует присутствия стабилизатора в системе. Лиофобные соединения невозможно получить без стабилизатора, который, в свою очередь, придает системе дополнительную стабильность.
Это все относится к разбавленным растворам полимеров. В концентрированных растворах макромолекулы могут взаимодействовать и образовывать так называемые ассоциаты. С увеличением концентрации растворов полимеров или с уменьшением его температуры увеличивается размер и продолжительность существования ассоциатов. Это может привести к тому, что партнеры могут рассматриваться как новый этап.
Закон Ван-Гоффа не распространяется на растворы полимеров. Опыт показал, что осмотическое давление растворов полимеров намного выше, чем очевидно из закона Ван-Гоффа. Это объясняется тем, что макромолекула полимера ведет себя подобно нескольким более мелким макромолекулам благодаря своей гибкости в растворе, то есть роль кинетического элемента играет не макромолекула, а ее сегмент. Ясно, что чем гибче макромолекула при прочих равных условиях, тем выше осмотическое давление и тем больше оно отклоняется от значения, рассчитанного по уравнению Ван-Гоффа. С увеличением концентрации осмотическое давление растворов полимеров возрастает нелинейно и описывается следующим уравнением [9]:
,
где М – молярная масса полимера, b – константа, характеризующая отклонения от закона Вант-Гоффа и зависящая от природы растворителя и растворенного вещества.
Коэффициент b зависит от природы растворителя и растворенного вещества, но не зависит от молярной массы растворенного полимера. При увеличении большого количества мобильных единиц (кинетически активных единиц) в растворе учитывается дополнительный член bC2. При низких концентрациях полимера значение термина мало, и уравнение Халлера переходит к уравнению Ван-Гоффа. Уравнение Халлера можно преобразовать в уравнение прямой, разделив две его стороны на C.
Измеряя осмотическое давление растворов с различными концентрациями C, мы можем построить графическую зависимость от значения Ros./C от C и найти значение молярной массы M полимера и коэффициент b.
Осмометрический метод обычно используется для определения молярной массы высокомолекулярных соединений в диапазоне от 11000 до 71000 г / моль. Нижний предел зависит от свойств мембран, а верхний предел определяется чувствительностью, при которой можно измерять осмотическое давление. Ошибка в результатах измерений осмотического давления растворов полимеров может быть связана с присутствием низкомолекулярных электролитов в растворе. Чтобы избежать влияния последнего, раствор высокомолекулярных соединений предварительно диализируют.
Традиционный криоскопический метод не может определить молярную массу макромолекулярных соединений. Это связано с тем, что растворы разбавленных макромолекулярных соединений не соответствуют закону Рауля. В связи с этим, помимо осмометрического метода, были разработаны методы определения молярной массы. Ни один из вышеперечисленных методов не является универсальным, так как каждый может использоваться только для определенного диапазона молекулярных масс полимера [7].
Набухание всегда сопровождается давлением, которое может достигать сотен МПа. Давление набухания эквивалентно внешнему давлению, которое необходимо приложить, чтобы остановить увеличение объема набухшего вещества.