Полиэлектролиты

Полиэлектролиты, полимерные электролиты, т. е. полимеры, способные диссоциировать в растворах на ионы. При этом в одной макромолекуле возникает большое число периодически повторяющихся зарядов. Полиэлектролиты делятся на полимерные кислоты (например, полиакриловые), полимерные основания (например, поливинилпиридиний) и полиамфолиты (сополимеры, в состав которых входят как основные, так и кислотные группы). Большинство полиэлектролитов содержит слабые кислотные или основные группы и поэтому ионизованы только в присутствии сильного основания — для поликислоты или сильной кислоты — для полиоснования.

  К числу полиэлектролитов относятся важнейшие биополимерыбелки и нуклеиновые кислоты. В промышленности и лабораторной практике большое значение имеют сшитые полиэлектролиты, которые готовят путём введения легко диссоциирующих групп (например, сульфо-, аминогрупп и т.п.) в различные сетчатые пространственные полимеры. Из сшитых полиэлектролитов наибольшее значение имеют ионообменные смолы.

  Диссоциирующие группы в полимерных молекулах обусловливают растворимость полиэлектролитов в воде и других полярных жидкостях. Так, сульфированный линейный полистирол хорошо растворяется в воде, тогда как сам полистирол — один из наиболее водостойких полимеров. Сшитые полиэлектролиты пространственного строения в воде не растворяются, а только набухают. Свойства молекул полиэлектролитов в растворе определяются электростатическим взаимодействием заряженных групп цепи друг с другом и с низкомолекулярными ионами раствора. Сильное электростатическое поле, создаваемое зарядами в молекуле полиэлектролита, достаточно прочно удерживает вблизи молекулы значительное число противоположно заряженных ионов. Электростатическое отталкивание одноимённо заряженных групп приводит к существенному изменению конформаций макромолекул в растворах: увеличивается эффективный размер молекул; цепи, свёрнутые в клубок, распрямляются, приобретая при увеличении степени диссоциации полиэлектролита форму, приближающуюся к линейной, и т.д. (см. Макромолекула, а также Конформация). Существенно меняются и физико-химические свойства растворов (например, в сотни и тысячи раз увеличивается вязкость раствора, и тем больше, чем выше его концентрация, и т.д.). Для растворов полиэлектролитов перестаёт быть справедливой теория, развитая для растворов низкомолекулярных электролитов. Низкомолекулярные ионы, возникающие при диссоциации полярных групп таких полиэлектролитов, создают диффузную оболочку около противоположно заряженной поверхности полимера и могут в большей или меньшей степени обмениваться на другие ионы того же знака.

 

  Лит.: Тагер А. А., Физико-химия полимеров, 2 изд., М., 1968; Rice S. A., Nagasawa М., Polyelectrolyte solutions. A theoretical introduction, L. — N. Y., 1961.

  М. Е. Ерлыкина.

 

 


ПраймКемикалсГрупп