Поліелектроліти

Поліелектроліти – це полімери, до складу молекул яких входять групи, здібні до іонізації в розчині При дисоціації макромолекули виникає велике число іонізації в розчині. При дисоціації макромолекули виникає велике число зарядів, що періодично повторюються. До поліелектролітів відносяться білки, нуклеїнові кислоти, багато полісахаридів. Більшість поліелектролітів містять слабкі кислотні або основні групи (–СООН і –NH₂). Їх дисоціація наступає у присутності сильної основи (для полікислот) або сильної кислоти (для поліоснов). При цьому ланцюг полімеру має певний заряд (позитивний або негативний), дисперсійне середовище заряджає протилежно (противоіониі). За природою іонногених груп розрізняють три види поліелектролітов.

1. Полімерні кислоти, молекули яких містять кислотні групи (–СОО^-, –OSO₃^2-, –PO₄^3-).

2. Полімерні підстави, що містять основні групи (-NH₃, полівінілпірідінову).

3. Поліамфоліти – полімери, що містять одночасно основні і кислотні групи.

Особливої уваги заслуговують «зшиті» поліелектроліти, які одержують шляхом введення в сітчасті полімери легко дисоціюючих груп (наприклад сульфоаміногруп). До них відносяться іонообмінні смоли, полівалентний каркас яких можна розглядати як величезний іон багаторядності, що приймає в свої осередки малі рухомі протиіони.

Поліелектроліти, окрім білків, володіють високою густиною вмісту іоногенних груп. Так, в молекулі поліелектроліта на одну мономірну ланку ланцюга в середньому доводиться одна іоногенная група (у білків одна – СООН або –NH₂ група на 6-8 амінокислотних залишків). Властивості молекул поліелектролітів в розчині визначаються електростатичною взаємодією заряджених груп один з одним і низькомолекулярними іонами розчину. Молекули поліелектролітів володіють сильним електростатичним полем. Воно і утримує поблизу молекули поліелектроліту велику кількість противоіонів. Їх число часто складає більше половини числа заряджених груп ланцюга. Якщо в розчин поліелектроліта додати сіль, то число число протиінів практично не змінюється. Коіони (іони того ж знаку, що і іони полімеру) не зв'язуються. Існує правило Мок-Марешаля: при низьких концентраціях поліелектроліта активність противоіонів в розчині у присутності солі дорівнює їх активності у відсутності солі плюс активність однойменно заряджених іонів у відсутності поліелектроліта. Це позначається на осмотичному тиску: осмотичний тиск розчину поліелектроліта і низькомолекулярної солі рівний сумі їх осмотичного тиску при однакових концентраціях.

Багато властивостей поліелектролітів залежать від ступеню їх іонізації. Додавання тих або інших електролітів може змінити ступінь іонізації поліелектроліта. Із збільшенням ступеня дисоціації розміри молекул поліелектролітів можуть збільшуватися в 5 і більше разів.

Із ступенем дисоціації поліелектролітів пов'язана їх розчинність у воді і інших полярних розчинниках. Введення в молекулу полімеру іонних груп збільшує розчинність. Так, полістирол у воді нерозчинний, проте сульфатний полістирол відмінно в ній розчиняється.