ЖМҚ-ң ісіңуі және оған әсер ететін факторлар

Ісіну процесі ЖМҚ-дың еруі барысында жүретін процесс. Себебі ЖМҚ-дың еруі КМҚ-дың еруінен өзгеше орын алады. ЖМҚ-дың еруі барысында еріткіштің қозғалу жылдамдығы полимердің макромолекулаларының козғалу жылдамдығынан әжептәуір жоғары болады. Сондықтан бастапқыда бір жақты козғалыс байқалады, яғни еріткіш молекулалары полимерге өтіп, оларды қопсытады. Қопсыту барысында еріткіш молекулалары макромолекуланың қозғалғыш буындарының арасына еніп, оларды бір-бірінен алшақтатады. Макромолекулалар бір-бірінен әжептәуір қашықтыққа алшақтағанда ғана үзіліп, ерітіндіге өте бастайды. Егер молекулааралық байланыстардың беріктігі жоғары болса, ісіну процесі тоқтайды. Полимер молекуласындағы берік химиялық байланыстың болуымен сипатталатын мұндай ісіну шектелген ісіну деп аталады. Мысалы, резина, целлюлоза, крахмал шектеліп ісінеді.

Шектеулі ісінудің сандық сипатына ісіну дәрежесі жатады. Ісіну дәрежесі ісіну барысында үлкейген полимер массасының немесе көлемінің оның бастапқы массасына немесе көлеміне қатынасымен анықталады.

αm =(m-m0)/m немесе αV=(V-V0)/V0

m- ісінген полимер массасы

V - ісінген полимер көлемі

М0 - бастапқы масса

α- ісіну дәрежесі

V0 - бастапқы көлем

Егер полимер молекуласының арасында берік байланыстар болмаса, ісіну процесі гомогенді жүйе түзілгенше, яғни еріткіштің молекулаларымен толық толтырылғанша жүреді. Мұндай ісіну шексіз ісіну деп аталады. Мысалы, белоктар суда, каучуктар көмірсуларда шексіз ісінеді. Желатин ерітіндісінің, крахмал клейстерінің және желімнің дайындалуы шексіз ісінуге негізделген.

Полимерлердің ісінуі барысында ісіну қысымы пайда болады. Ол өзінің табиғаты бойынша осмос қысымына ұқсас болып келеді. Полимерлердің бұл қасиеті іс жүзінде бас сүйегін жіктеп бөлу үшін қолданады. Ісіну процесіне еріткіштің табиғаты әсер етеді. Полюсті ЖМҚ полюсті еріткіштерде (су, ацетон, спирт) жақсы ериді. Ісіну дәрежесі температура жоғарылағанда, ортаның рН-ы ИЭН-ден ауытқығанда жоғарылайды. Мысалы, шыбын немесе маса, ара шаққанда терінің рН-ы өзгеруіне байланысты қатты ісіну процесі байқалады. Себебі макромолекуланың (ақуыздың) пішіні өзгеріп, оның сольваттану мүмкіндігі артады. Ісіну дәрежесі бойынша ақуыздың ИЭН-ін анықтауға болады. Ақуыз молекуласы ИЭН-ге жуық рН шамасында ең төменгі ісінуді көрсетеді. Себебі ИЭН-де ақуыз молекуласының заряды болмайды, конфигурациясы орама немесе глобула тәрізді болады. Сол себепті су молекулаларымен әрекеттесу мүмкіндігі аз болады.

Ісіну процесінің медициналы-биологиялық маңызы немесе түсіндірмесі адам ағзасының ісінуімен байланысты. Бұл жағдай ағзадағы сулы-тұзды алмасудың бұзылуына байланысты және жасушаның суды артық мөлшерде сіңіруіне байланысты болып келеді. Мұндай құбылысты бүйректің қызметі бұзылғанда ағзада натрий ионының жиналуымен түсіндіруге болады. Сол сияқты медициналық тәжірибеде бас миының ісінуі кездеседі. Бұл құбылыс нейроциттердің цитоплазмасының коллоидтары, глиальді жасушалар және ақ заттың жүйке талшықтары суды артық мөлшерде байланыстаруымен сипатталады.

 

ЖМҚ-ң тұтқырлығы

Тұтқырлық ЖМҚ-дың ерітінділерінің айрықша, өздеріне ғана тән қасиетіне жатады. ЖМҚ-ң сұйылтылған ерітінділерінің өзі жоғары тұтқырлық көрсетеді. Бұл жағдай олардың өте үлкен молекулалық массаларымен және тізбектің икемділігімен, сол сияқты макромолекуланың жоғары сольваттану қабілетімен түсіндіріледі.

ЖМҚ-дың ерітінділері тұтқырлық заңдылықтарына үнемі бағына бермейді. Сол себепті аномальды тұтқырлық көрсетеді. Идеал (Ньютон) сұйықтардың тұтқырлығы концентранияға тура тәуелді және сыртқы күшке немесе қысымға тәуелді болмайды. Мұндай Ньютон сұйықтарына полимерлердің әр түрлі ерітінділері (концентрациялары 1%) жатады. Мысалы, биологиялық сұйықтарданқан плазмасын және лимфаны жатқызуға болады. Тұтқырлық заңдылықтарына бағынбайтын макромолекуланың ұзын тізбектері ағынға әр түрлі кедергі жасайды. Кедергілердің табиғаты макромолекуланың орналасу ретіне байланысты болады. Егер олар ағынға көлденең орналасса, кедергісі жоғары, ал ағынның бойымен орналасса, кедергісі аз болып келеді. Қысым жоғарылаған сайын, ерітіндінің ағу жылдамдығы жоғарылайды. Себебі макромолекулалар ағынның бойымен орналасып жасайтын кедергі төмендейді. Концентрленген жүйелерде молекулалық күштердің әсерінен макромолекулалардың ассоциациясы түзілуі мүмкін. Олар бір-бірімен әрекеттесіп, тұтқырлықты төмендетуді қиындататын кеңістік құрылымдар түзуге қабілеті болып келеді. Құрылым түгелдей жойылмайынша, тұтқырлық жоғары болады. Белгілі бір қысымда құрылым толық бұзылып, тұтқырлық төмендейді де, тұтқырлық заңдылықтарына бағынатын ерітінді пайда болады. Мұндай жағдайларда байқалатын аномальды тұтқырлық құрылымдық тұтқырлық деп те аталады.

Қорытынды:

  1. ЖМҚ-дың ерітінділерінің тұқырлығы температура жоғарылағанда төмендейді.
  2. ЖМҚ-дың тұтқырлығы ағу жылдамдығына және сыртқы қысымға байланысты өзгереді: а) сұйылтылған ерітінділерде макромолекуланың ағу барысында бағытын өзгертуіне байланысты болады; б) концентрленген ерітінділерде ішкі құрылымның бұзылуына сәйкес өзгереді (аномальдык немесе құрылымдық тұтқырлық).
  3. Полиэлектролиттердің ерітінділерінің тұтқырлығы ортаның рН-на тәуелді. (ИЭН-де макротізбек орама түрінде және ең аз тұтқырлықты көрсетеді).
  4. ЖМҚ-дың ерітінділерінің тұтқырлығы ассоциацияға және құрылымға ықпал ететін электролиттің қосылуына байланысты болады.

Аса сұйылтылған ЖМҚ-дың ерітінділерінің тұтқырлығын сипаттау үшін Штаудингер мынадай теңдеуді ұсынды:

 

η – η0/η0 =КСМα

 

ηмен=КСМα

Мұндағы:

М - молекулалық масса

С - массалық үлес

К және α – константалар

η0 - еріткіш тұтқырлығы

η - ерітінді тұткырлығы

(η – η0)/η0 = ηсалыст

ηсалыст/С=KCMα

ηсалыст/С=KMα

ηсалыст/С – келтірілген тұтқырлық деп аталады

[η]=KMα – сипаттаушы тұтқырлық

ЖМҚ-дың мольдік массасын анықтау үшін М=[ η ]/К