Ключевые слова
электролит,
ион,
случайный клубок.
Нет, полиэлектролит это не то, что вы теряете, когда потеете, а также и не
то, что вы восполняете, когда пьете прохладительный напиток цвета неоновой
рекламы. И то, и другое - простые старые электролиты. Они имеют определенное
отношение к полиэлектролитам, и вот какое: электролиты - это химические соединения,
которые любят распадаться. Положите их в воду, и они тут же распадутся на
положительно и отрицательно заряженные ионы. Хотите пример? Старая добрая поваренная
соль, NaCl - является электролитом. Положите ее в воду, и она тут же распадется
на положительные ионы натрия и отрицательные ионы хлора.
Полиэлектролиты - это полимеры, которые ведут себя точно так же. Они распадаются
в воде. Не хотите ли взглянуть? А как насчет полиакриловой кислоты? Положите
это вещество в воду, и атомы водорода отделятся от своих кислотных групп и
присоединятся к молекулам воды, образуя таким образом ионы
H3O+:
И конечно же, у полимера в свою очередь останется целая куча присоединенных
к нему отрицательно заряженных групп.
Ну и что же?
А теперь смотрите. Все эти отрицательные заряды станут друг друга отталкивать.
Это заставляет макромолекулу делать престранные вещи. Обычные незаряженные
макромолекулы в растворе как правило запутаны, образуя при этом то, что умные
большие ученые называют случайными клубками.
Но когда макромолекулы покрыты отрицательными зарядами (которые отталкивают
друг друга), полимер не может скрутиться в клубок. Поэтому макромолекула
вытягивается в длину, вот так:
Это делает раствор (как вы помните, мы ведем речь о полиэлектролитах
в растворе) более вязким. Подумайте сами: когда макромолекула
выпрямляется, она занимает больше места и за счет этого гораздо эффективнее
тормозит движение молекул растворителя вокруг нее. Поэтому раствор становится
густым и похожим на сироп.
Но существует способ, которым вы можете предотвратить это. Если взять
раствор полиэлектролита в воде и добавить в него большое количество соли, то
произойдет нечто любопытное. NaCl разделится на ионы Na+ и
Cl-. В случае отрицательно заряженного электролита (как, например,
полиакриловая кислота) положительно заряженные ионы натрия могут расположиться
между отрицательными зарядами, и таким образом компенсировать их. Когда это
произойдет, макромолекула снова свернется в случайный клубок.
Что? Вы мне не верите? Помните, я говорил, что вы сами можете
это сделать. И сейчас я вам скажу, как именно это можно сделать. Возьмите
гель для волос и положите большой кусок его в миску. Теперь возьмите
солонку и сыпьте на него соль, как если бы вы хотели, чтобы кровяное
давление у вашей бабушки подскочило выше крыши. Когда вы сделаете это,
гель превратится во вполне обычную и скучную жидкость. Вот как существенно
может измениться вязкость при сворачивании макромолекул в клубки!
А для чего нужны такие материалы?
Прежде всего, в качестве геля для волос. Вы помните, мы только что говорили об
этом. Другое применение - это детские подгузники (а также и подгузники для
взрослых, раз уж пошла об этом речь). Наша старая знакомая полиакриловая кислота
обладает необыкновенным свойством впитывать количество воды гораздо больше
собственного веса (а также и других жидкостей, которые могут оказаться в
подгузниках). Кстати, никто так и не знает, почему она так себя ведет. У вас
есть идеи? давайте выслушаем их. Напишите свои предложения в прилагаемой ниже
форме и пошлите их нам.
Лучший из двух миров
Иногда электролитные мономеры сополимеризуются с неионными мономерами.
Даже небольшое количество электролитного мономера (менее 15%) может
весьма сильно изменить свойства полимера. Мы называем такие сополимеры
иономерами. Хотите узнать еще? Тогда посетите страничку
Иономеры.
Авторское право ©1995,1996
|
Факультет
Науки о Полимерах
|
Университет
Южного Миссисипи