Коацервація

У розчинах високомолекулярних сполук при зміні температури, рН або при введенні низькомолекулярних речовин іноді спостерігається явище коацервації. Зовні процес коацервації характеризується відділенням від золя ізольованих один від одного макроскопічних крапель рідини або цілого рідкого шару. Така крапля (рис. 3) містить рій ультрамикроскопических крапельок. Кожна з них складається з декількох первинних сольвітованих частинок, що зберегли свою самостійність. Таким чином, від висолювання коацервація відрізняється тим, що речовина дисперсної фази не відділяється від розчинника, а збирається в невидимі простим оком рідкі крапельки, які поступово зливаються в крапельки великих розмірів – аж до видимих неозброєним оком, поки процес цей не закінчиться повним розшаруванням системи на два рідкі шари. В'язка фаза, що містить всю або майже всю високомолекулярну сполуку, називається коацерватом.

Частинки високомолекулярної сполуки, що входять до складу коацерватних крапель, мабуть, відокремлені один від одного тонкими гідратними оболонками. Про це свідчить те, що явище коацервації оборотньо. При зміні умов, що викликали коацервацію (зменшення концентрації електроліту, зміна рН і температури), коацерватні краплі можуть зникати і система знов переходить в однофазну. В той же час, змінюючи умови у бік посилення проце-су дегідратації макромолекул високополімера,

Рис. 3. Схема коацер-вації: а – утворення первинної ультрамікроскопическої крапельки з гідратірованних макромолекул; б – вторинна крапелька з «рою» первинних; в – розшарування розчинуз коацерватом зверху

можна викликати руйнування коацерватних крапель і повне осадження розчиненої речовини.

Явище коацервації можна спостерігати, якщо змішувати протилежно заряджені золі, наприклад, білка і лецитину, білка і нуклеїнових кислот. Абсолютно аналогічне явище спостерігатиметься і в тому випадку, якщо до розчину білка додавати концентрований розчин сульфату натрію. Коацервація, одержувана при змішенні двох протилежно заряджених золей, одержала назву комплексної коацервації (на відміну від описаної вище простої коацервації).

Явище комплексної коацервації можна спостерігати при змішуванні 5%-ного розчину желатин з 5%-ним розчином картопляного крохмалю. Спочатку наступає мікрокоацервація, а через декілька годин утворюються два шари: нижній, містить весь крохмаль, і верхній, що містить весь желатин. Таким чином, в даному випадку відбувається розшарування золя на дві фази, які розділяються фізичною поверхнею розділу. Комплексну коацервацію можна спостерігати також і при взаємодії желатину і лецитину. При комплексній коацервації по суті відбувається висолювання одного золя іншим. Тут можливі наступні найтиповіші випадки.

1. Колоїд А у багато разів більш гідрофільний колоїду Б. В цьому випадку золь А надаватиме дію на колоїд, що висолює, Б. Причому колоїд Б виділяється з розчину у вигляді пластівців.

2. Колоїд А більш гідрофільний, ніж колоїд Б, але менш різко, ніж в першому випадку. При цьому відбувається явище коацервації, тобто золь Б утворює в'язкий шар, що містить гідротованні частинки колоїду Б.

3. Обидва колоїди А і Б мають приблизно однакову гідрофільність. В даному випадку золі А і Б або змішуються між собою в усіх відношеннях, або розшаровуються з утворенням двох рідких фаз.

4. Колоїд А менш гідрофільний, ніж колоїд Б. Золь Б висолює колоїд А або викликає його коацервацію.

На розглянуті прості приклади накладається ще вплив і інших чинників, таких, як рН, концентрації електролітів або наявність яких-небудь інших дегідротарів.

Гелі, їх виникнення, будова і властивості

Більшість розчинів високомолекулярних сполук і золі деяких гідрофобних колоїдів здатні за відомих умов переходити в особливий стан, що характерний більшою чи меншою мірою властивостям твердого тіла. Твердоподібна текуча система, утворена колоїдними частинками або макромолекулами високомолекулярної сполуки у формі просторового сітчастого каркаса, комірки якого заповнені імобілізованою рідиною, або газом, називається гелем (від латинського слова gelatus – замерзлий). Таким чином, гелі або студні – колоїдні системи, що втратили текучість в результаті виникнення в них внутрішніх структур. Гелями є каучук, целулоїд, клей, желатин, текстильні волокна, багато тканин рослинного і тваринного походження, а також більшість продуктів харчової промисловості – тісто, хліб, мармелад, різні желе, а також такі мінерали, як агат, опал.

За аналогією із золями, гелі в залежності від характеру дисперсійного середовища діляться на гідрогелі, алкогелі, бензогелі і т.д. Бідні рідиною або абсолютно сухі студенеподібні речовини називаються ксерогелями. Прикладами ксерогелей можуть слугувати сухий листовий желатин, столярний клей (у плитках), крохмаль. До типу складних ксерогелей відносять муку, сухарі, печення. Існують холодці, що містять дуже мало сухої речовини (1-2% і менше), наприклад кисіль, харчові блюда – холодець, кисле молоко, розчини мила і милоподібні речовин. Такі багаті рідиною студніподібні системи називаються ліогелями.

Особливу групу гелів утворюють драглисті осади, які виходять при коагуляції золей (гідроксиду феруму (III), кремнієвої кислоти і т. д.), а також хлоп’єподібні осади високополімерів, що утворюються при висолюванні розчинів. У таких осадах зв'язується лише мала частина дисперсійного середовища, велика її частина утворює окрему рідку фазу.

Драглисті осади, створюючі окремі фази, називаються коагелями. Бідні рідиною пластівці і мікрокристалічні порошки, що утворюються при коагуляції гідрозолей типових гідробних колоїдів (Аu, Аg, Рt, сульфіди), з категорії гелів (коагелей) виключаються.

Залежно від природи створюючих речовин розрізняють гелі нееластичні(або крихкі) і еластичні.

Нееластичні гелі утворюються колоїдними частинками SiO₂, ТiO₂, SnO_2, Fe₂O₃, P₂O₅. Ці гелі вбирають всяку змочуючу їх рідину, при цьому об'єм їх майже не змінюється. Втративши відому кількість води, гелі різко міняють свої фізичні властивості, роблячись крихкими. Як правило, крихкі гелі мають сильнопористу структуру з безліччю вузьких жорстких капілярів діаметром біля 20-40 Å.

Еластичні гелі, або холодці, утворюються ланцюговими молекулами желатину, агар-агару, каучуку і інших полімерів і за своїми властивостями відрізняються від крихких гелів. Еластичні гелі поглинають не всі змочуючі їх рідини, а тільки деякі, які схожі з ними за своїм хімічним складом або в яких речовина холодцю може існувати також у вигляді рідкого розчину. Поглинання рідини еластичним холодцем супроводжується сильним збільшенням об'єму. Це явище, як відомо, одержало назву набухання. З цієї причини еластичні гелі інакше називають набухаючимигелями. Причому об'єм набухаючого студню може в десятки разів перебільшувати власний об'єм полімеру.

Читайте також:

Порушення стійкості розчинів ВМС. Висолювання, коацервація

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Порушення стійкості розчинів ВМС. Висолювання, коацервація	\|	Синерезіс гелів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.028 сек.