Питання для самоконтролю

1. Які особливості будови ВМС визначають аномальні і механічні властивості полімерів?

2. Які полімери (глобулярні чи фібрилярні) будуть краще набрякати і розчинятися?

3. Як змінюються термодинамічні функції при самочинному розчиненні ВМС?

4. Що таке ізоелектричний стан?

5. Як визначити ізоелектричну точку при набряканні ВМС?

6. Що таке тиск набрякання?

7. За яким принципом розміщені йони в ліотропних рядах?

8. Який вплив різних електролітів на ступінь набрякання і драглювання має рН середовища?

Заняття №9

Тема: В’язкість розчинів ВМС. Поліелектроліти. Властивості гелів.

Актуальність: Розчини BMС використовують як плазмозамінники, кровозамінники (розчини полівінілового спирту, полівінілпіролідону). Для більш широкого використання розчинів BMС у медицині і фармації слід добре знати закономірності взаємодії BMС з низькомолекулярними рідинами.

Навчальні цілі:

Знати:

• основні фізичні та хімічні властивості розчинів ВМС;

• методи одержання розчинів ВМС;

• методи дослідження властивостей розчинів ВМС.

Вміти:

• приготувати розчини ВМС;

• визначати молекулярну масу ВМС віскозиметричним методом і проводити розрахунки.

Завдання для самостійноїпозааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми

1. Повторити матеріал, який виноситься на змістовий модуль 4.

2. Віскозиметричний метод визначення молекулярної маси ВМС.

3. Осмотичний тиск ВМС. Рівняння Галлера.

4. Поліелектроліти. Будова молекули, класифікація. Ізоелектрична точка поліелектролітів і методи її визначення.

5. Коацервація. Мембранна рівновага Доннана. Значення цього процесу для вивчення транспорту лікарських речовин у клітини організму.

6. Драглювання розчинів ВМС. Властивості драглів (гелів).

Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання

1. Поясніть, чи можна на підставі віскозиметричних досліджень одержати інформацію щодо форми макромолекули.

3. Обгрунтувати, чому білкова глобула має сферичну форму тільки в ізоелектричній точці.

2. У чому суть мембранної рівноваги Доннана та яка її роль у живих організмах?

3. Що таке коацервація та яка її роль у біологічних процесах?

4. Які чинники впливають на швидкість драглювання?

5. Що таке тиксотропія і синерезис драглів?

Ііі. Розв’язати задачі

1. Обчислити молярну масу полістиролу в толуолі за даними віскозиметричних вимірювань.

Концентрація розчину, С (кг/м^3)	0	1,70	2,12	2,52	2,95	3,40	К	
Час витікання розчину τ, с	97,6	115,1	120,2	124,5	129,8	134,9	1,7 10^-5	0,69

2. Обчислити молярну масу поліметилметакрилату за даними віскозиметрії, якщо К = 4,7^.10^-5,  = 0,77.

Концентрація розчину	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
Приведена в’язкість	0,408	0,416	0,430	0,434	0,442	0,452

Самостійна робота на занятті

1. Контроль та корекція вихідного рівня знань. Виконання тестових завдань.

2. Виконання тестових завдань, які виносяться на змістовий модуль 4.

3. Виконання лабораторної роботи.

4. Обговорення результатів досліджень, оформлення та захист протоколу (залік лабораторної роботи).

ПИТАННЯ, ЯКІ ВИНОСТЯТЬСЯ НА ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 4

1. Загальна характеристика дисперсних систем, методи їх одержання та очистки.

2. Молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем.

3. Оптичні властивості дисперсних систем.

4. Електричні властивості дисперсних систем.

5. Стійкість коагуляції ліофобних золів.

6. Окремі класи дисперсних систем.

7. Класифікація, методи одержання та деякі властивості ВМС.

8. Розчини ВМС.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Визначення молярної маси високомолекулярних

сполук (ВМС) за в’язкістю їх розчинів

Інформаційна частина

На відміну від природних ВМС, які характеризуються сталим значенням молярної маси, синтетичні полімери є полідісперсними системами, оскільки складаються із суміші макромолекул з різною масою та довжиною ланцюга. Тому останні характеризуються деяким середнім значенням молярної маси М.

Велика молярна маса полімерів обумовлює цілу низку властивостей, які відсутні в мономерів: високу пластичність та еластичність ВМС у твердому стані, високу в’язкість їх розчинів. Ці специфічні властивості головним чином пояснюються двома причинами: 1) існуванням хімічних та міжмолекулярних зв’язків, завдяки яким макромолекулярні ланцюги певним чином орієнтуються один відносно іншого; 2) гнучкістю ланцюгів, яка пов’язана з внутрішнім обертанням ланок.

У певних розчинниках ВМС утворюють термодинамічно стабільні розчини. Це дозволяє застосовувати з метою визначення молярних мас різні методи, що грунтуються на молекулярно-кінетичних властивостях розчинів. Найчастіше використовуються методи, у яких вимірюється осмотичний тиск розчинів (осмометрія) або в’язкість розчинів різних концентрацій (віскозиметричний метод).

У віскозиметричному методі кількісний показник в’язкості ототожнюють з часом τ витікання розчину концентрації С через капіляр віскозиметра при певній температурі. Концентрацію розчину С виражають у грамах розчиненого полімеру на 100 мл розчинника; для вимірювань застосовують розчини з С < 1 г/100 мл. При цьому реєструють також час витікання через капіляр чистого розчинника τ₀. У зв’язку з цим існує декілька показників в’язкості, які вже розглядалися у розділі 3.

Відносна в’язкість _відн визначається співвідношенням

_відн = τ / τ₀ .

Питома в’язкість _пит – відношенням різниці часу витікання розчину та розчинника до часу витікання розчинника:

_пит = (τ – τ₀) / τ₀ = _відн – 1.

Приведена в’язкість _пр – відношенням питомої в’язкості розчину до його концентрації:

_пр = _пит / C.

Нарешті, під характеристичною в’язкістю [] розуміють граничне значення приведеної в’язкості при С  0

[] = (_пит / C).

Рис. Визначення []

Для розрахунку молярної маси лінійних полімерів застосовують рівняння Штаудінгера:

[] = K^.M^ або lg[] =  lg M + lgK.

Як випливає з рівняння Штаудінгера, визначивши характеристичну в’язкість полімеру [] екстраполяцією залежності приведеної в’язкості його розчинів від концентрації до перетину з віссю ординат (рис.), молярну масу ВМС можна обчислити за формулою