Отличие растворов ВМС от коллоидных растворов

1. В растворах ВМС частицы - молекулы ВМС, а не мицеллы.

2. У частиц ВМС в растворах иной механизм возникновения заряда: диссоциация собственных ионогенных групп, а не адсорбция из растворов потенциалоопределяющих ионов, добавленных в избытке.

3. У частиц гидрофильных ВМС иной механизм образования водной оболочки: наряду с зарядом частицы водная оболочка образуется за счет гидрофильных групп, расположенных на поверхности частицы.

4. Растворы ВМС термодинамически более устойчивы (DG < 0).

5. Растворы ВМС образуются самопроизвольно (не нужен «стабилизатор»).

6. Растворы ВМС обратимы.

Сходство растворов ВМС с ионно-молекулярными растворами:

1. В растворе ВМС находятся в виде молекул.

2. Термодинамически устойчивы (DG < 0).

3. Образуют гомогенные системы.

4. Образуются самопроизвольно, не требуют «стабилизатора».

Специфические свойства растворов ВМС:

1. Способность к набуханию.

2. Способность к желатинированию.

3. Наличие аномальной вязкости.

4. Свободное вращение отдельных звеньев полимеров с изменением конформации.

При взаимодействии высокомолекулярных систем (ВМС) с растворителем происходит увеличение объема и массы полимера во времени. Этот процесс называется набуханием и характеризуется степенью набухания

,

где m, m₀ - массы исходной и набухшей высокомолекулярной системы (ВМС).

Набухание может быть ограниченным и неограниченным.

В I случае a достигает постоянного предельного значения (например, желатин и вода). Во II случае значения a и массы проходят через максимум, после чего полимер растворяется (например, желатин и горячая вода). В этом случае набухание является началом растворения. Процесс набухания можно представить происходящим в две стадии:

1. характерное выделение теплоты набухания и понижение общего объема системы.

2. тепла практически не выделяется, но происходит основное повышение объема.

Причина набухания заключается в различии свойств высокомолекулярной системы (ВМС) и растворителя. Сильное взаимодействие компонентов приводит к постепенному смещению и размыванию границы раздела фаз. Скорость этого процесса определяется подвижностью молекул, коэффициентом их диффузии. Поэтому переход макромолекул в фазу растворителя происходит медленно, тогда как молекулы растворителя быстро проникают в сетку полимера, раздвигают его цепи и увеличивают объем. При этом происходит межмолекулярное взаимодействие, обусловленное главным образом сольватацией макромолекул, поэтому полимер набухает не в любом растворителе, а лишь в подходящем. Для полярных высокомолекулярных систем (ВМС) подходит полярный растворитель, для неполярных - неполярный. Набухание всегда сопровождается возникновением давления набухания, которое может достигать сотни МПа. Давление набухания эквивалентно внешнему давлению, которое нужно приложить, чтобы остановить увеличение объема набухшего вещества. Оно аналогично осмотическому давлению.

V_м - парциальный мольный объем растворителя.

Уравнение позволяет по давлению пара растворителя рассчитывать давление набухания. Давление набухания сильно понижается с увеличением давления пара растворителя или увеличением степени набухания.