Механизм набухания и растворения ВМС. Зависимость набухания от различных факторов
Процесс растворения ВМС является самопроизвольным, но проходит через стадию набухания. Набухание – это увеличение объема полимера в результате избирательного поглощения низкомолекулярного растворителя. Этот процесс характеризуется степенью набухания (α):
α= 
где m0 – масса полимера до набухания, m – масса полимера после
набухания.
Теория растворов ВМС рассматривает набухание и растворение полимеров как процесс смешения двух жидкостей. Молекулы низкомолекулярного растворителя проникают в полимер, раздвигают звенья цепи и ослабляют межмолекулярное взаимодействие, поэтому полимер увеличивается в массе и объеме. Процесс набухания проходит в две стадии. Первая стадия – поглощение небольшого количества растворителя, которое идет на образование сольватной оболочки. На I стадии выделяется теплота, называемая теплотой набухания. На I стадии происходит уменьшение суммарного объема полимераи растворителя. Растворитель в сольватной оболочке изменяет свои физико-химические свойства (плотность, температура замерзания и др.). На II стадии поглощается много жидкости без выделения тепла. На этой стадии наблюдается увеличение объема системы, которое может заканчиваться полным растворением.
Набухание может быть ограниченным и неограниченным.
Неограниченное набухание – это набухание, заканчивающееся полным растворением. Процесс сопровождается увеличением энтропии системы.
|
|
|
Ограниченное набухание – это набухание, не переходящее в растворение. Оно заканчивается образованием эластичного студня.
Примером неограниченного набухания являются альбумины, желатина в горячей воде. Ограниченно набухает желатина в воде при комнатной температуре.
На процесс набухания влияют ряд факторов: температура, рН среды, наличие электролитов. В области ИЭТ белка набухание минимальное. Температура ускоряет процесс набухания.
По влиянию на процесс набухания белков анионы располагаются в
лиотропныйряд: CNS–> I–> Br– > Cl– > ClO4–> SO2–
Процесс набухания играет важную роль в физиологии организма. Соединительная ткань способна вследствие набухания воспринимать излишек воды или отдавать его клеткам и крови, т.е. является регулятором водного обмена между кровью и клетками.
Полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка и методы ее определения.
Полиэлектролиты –полимер, в составе молекул которых входят группы, способные к ионизации в растворе.
Молекула белка имеет электрический заряд, обусловленный диссоциацией ионогенных групп (– СООН) и (– NH2): эти группы принадлежат концевым аминокислотам, а также дикарбоновым и диаминовым аминокислотам, расположенным в середине полипептидной цепи. В результате диссоциации образуется биполярный ион (амфиион), имеющий положительный и отрицательный заряд. Схематически диссоциацию можно представить так:
|
|
|
COOH-R-NH2 + H2O = COOH-R-NH3OH = H+ + COO--R-NH3+ + OH-
Преобладание в молекуле белка групп – СООН сообщает ему oтрицательный заряд, белок проявляет свойства слабой кислоты. Преобладание групп – NH2 сообщает белку положительный заряд и основные свойства.
В зависимости от реакции среды молекула белка заряжается следующим образом:
а) в кислой среде – положительно:
COO--R-NH3++ H+ = COOH-R-NH+3
б) в щелочной среде – отрицательно:
COO--R-NH3++ OH- = COO--R-NH3OH
Таким образом, заряд белка зависит от реакции среды, соотношения количества карбоксильных групп и степени их диссоциации.
Биполярный ион или амфион принято называть цвиттер-ионом.
Изоэлектрическая точка – кислотность среды (pH), про котором определённая молекула или поверхность не несёт электрического заряда.
Изоэлектрическая точка является важной характеристикой белков. Каждый белок имеет свою индивидуальную ИЭТ.
Методы определения изоэлектрической точки:
1. По электрофоретической подвижности. Исследуемы белок подвергают электрофорезу в буферных растворах с разным значением pH. В буфере со значением pH=ИЭТ электронейтрален и перемещаться в электрическом поле не будет.
|
|
|
2. По степени коагуляции. Берут пробирки с различным значение pH, затем туда вносят равное количество исследуемого белка и добавляют спирт, наиболее выраженное помутнее будет в пробирке с ИЭТ.
3. По скорости желатинирования.
БС + концентрированный раствор белка. Желатинирование происходит быстрее в той пробирке, в которой pH близко к ИЭТ
4. По величине набухания.
Одинаковое количество сухого белка насыпают в буферные растворы различного значения pH
В буфере с pH=ИЭТ набухание наименьшее.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1825; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!