Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Классификация и применение полиэлектролитов

• Полиэлектролиты — это полимеры, макромолекулы которых содержат ионогенные функциональные группы, способные к электролитической диссоциации.

При диссоциации макромолекулы полиэлектролитов распадаются на макроионы и низкомолекулярные противоионы. Как и низкомолекулярные электролиты, но степени диссоциации полиэлектролиты подразделяют на слабые, в которых диссоциации подвергается лишь часть ионогенных звеньев, и сильные, которые диссоциируют практически полностью. 11о характеру образующихся при диссоциации продуктов полиэлектролиты классифицируют как поликислоты, полиоснования, полисоли и полиамфолиты (табл. 3.1).

Поликислоты — это полиэлектролиты, которые диссоциируют с образованием отрицательно заряженного полианиона и ионов Н+30):

Таблица 3.1

Химические формулы некоторых наиболее распространенных синтетических поликислот, полиоснований и полисолей

Полиоснования — это полиэлектролиты, способные принимать протон, образуя при этом положительно заряженные поликатионы. Если полиоснование принимает протон от воды, то при этом в растворе остаются гидроксид- ионы НО":

К полиоснованиям относятся различные заметенные амины. Первичные, вторичные и третичные полиамины ведут себя как слабые полиоснования. Лминосоединения, содержащие в основной цепи или боковой группе четвертичный атом азота и гидроксид-противоионы, относятся к сильным полиоснованиям.

Полисоли — это полиэлектролиты, которые диссоциируют на поликатионы или полианионы и низкомолекулярные противоионы, отличные от ионов НчО+ и НО . Полисолями являются нейтрализованные низкомолекулярными щелочами поликислоты, например полиакрилат натрия, или нейтрализованные низкомолекулярными кислотами полиоснования, например поливиниламмоний хлорид. Все полисоли являются сильными полиэлектролитами.

Полиамфолиты — это полиэлектролиты, которые могут как отщеплять, так и принимать Н+ в водном растворе. Полиамфолиты представляют собой сополимеры, состоящие из кислотных (—АН) и основных (—В:) звеньев.

В качестве примера приведем диссоциацию фрагмента макромолекулы полипептида, содержащего кислотные звенья глутаминовой кислоты (Glu) и основные мономерные звенья лизина (Lys):

Примером синтетического полиамфолита может служить статистический сополимер метакриловой кислоты и 4-винилииридина.

Полиэлектролиты широко применяются в различных отраслях техники в качестве флокулянтов и коагулянтов коллоидных дисперсий, например, при очистке и осветлении отработанных и мутных вод; для стабилизации коллоидов, в частности эмульсий и пен; для сорбции и удержания воды; для структурирования почв и грунтов с целью борьбы с водной и ветровой эрозией. Они находят применение при производстве волокон и бумаги, используются в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности. Полиэлектролиты могут служить носителями ферментов и лекарственных веществ; они используются в качестве искусственных антигенов, стимулирующих защитную реакцию живого организма на биологически чуждые элементы (иммунный ответ организма).

Широкое применение находят сетчатые (ковалентно сшитые) полиэлектролиты — иониты или ионообменные смолы. Примером сетчатого полиэлектролита может служить продукт трехмерной сополимеризации поли- стиролсульфокислоты и дивинилбензола в качестве сшивающего агента:

• Иониты — твердые нерастворимые вещества, способные обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора.

В воде ионогенные группы сшитого полиэлектролита диссоциируют с образованием положительно или отрицательно заряженного макромоле- кулярного каркаса и подвижных малых противоионов, которые могут обмениваться на эквивалентное количество других подвижных ионов того же знака из раствора. В зависимости от знака обменивающихся ионов различают катиониты и аниониты.

Катиониты — это иониты, содержащие кислотные группы (—S03H, —СООН, —Н, —РО(ОН)2 и др.) и способные к обмену катионами. Аниониты содержат основные группы (—N R3C1, —NH2 и др.) и способны к обмену анионами. Существуют также амфотерные иониты, в которых может осуществляться одновременно и катионный, и анионный обмен.

Основное применение сетчатые полиэлектролиты нашли в качестве ионообменных материалов, используемых для деминерализации и опреснения воды, разделения и выделения ионов редких металлов, очистки неионогенных веществ от ионных примесей и т.д.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>