5.13. Устойчивость и стабилизация дисперсных систем

Агрегативная и седиментационная устойчивость. Термодинамическая устойчивость лиофильных дисперсных систем. Условия самопроизвольного диспергирования. Молекулярные взаимодействия в дисперсных системах. Константы Гамакера. Потенциальная энергия взаимодействия частиц.

Факторы агрегативной устойчивости лиофобных дисперсных систем. Эффект Марангони-Гиббса как фактор стабилизации пленок, пен и эмульсий. Структурно-механический барьер по Ребиндеру как фактор сильной стабилизации. Стабилизирующее действие двойных диффузных слоев ионов, электростатическая составляющая расклинивающего давления. Теория устойчивости дисперсных систем по Дерягину-Ландау-Фервею и Овербеку.

Эмульсии, их классификация и методы получения, обращение фаз в эмульсиях. Практическое получение эмульсий. Стабилизация эмульсий. Реологические свойства межфазных адсорбционных слоев белков и поверхностно-активных полимеров и их роль в устойчивости и коалесценции концентрированных эмульсий.

Пены: методы получения, устойчивость. Устойчивость «черных» пленок. Двусторонние пленки белков и липидов.

5.14. Коллоидно-химические основы охраны окружающей среды

Очистка гидросферы (воды) от коллоидных частиц загрязнений. Использование принципов коагуляции и флокуляции. Фильтрование и ультрафильтрация. Центрифугирование.

Очистка воды от поверхностно-активных загрязнений. Применение пенной сепарации.

Очистка воды от токсичных загрязнений, растворимых в воде. Использование адсорбции и ионообменных колонок. Управление выпадением осадков путем добавления зародышей кристаллизации.

Комплексные способы очистки воды, включающие микробиальную очистку, гетерокоагуляцию, электрофлотацию.

5.15. Предмет и основные понятия химии высокомолекулярных соединений

Макромолекула, звено полимерной цепи, способы соединения звеньев в макромолекулы. Важнейшие свойства полимеров, вытекающие из их длинноцепочечного строения и отличающие их от низкомолекулярных веществ. Высокая эластичность, способность к образованию анизотропных ориентированных структур, явление набухания и образование гелей. Свойства полимеров, важные для биологии, в том числе способность преобразовывать химическую энергию в механическую работу – хемомеханические машины, иерархия макромолекулярных структур и способность запоминать и хранить информацию.

5.16. Химическая классификация полимеров

Химическая классификация полимеров. Гомоцепные (карбоцепные) и гетероцепные полимеры, важнейшие представители и области применения. Модельные и биологические макромолекулы. Неорганические и элементоорганические полимеры. Агрегатные физические состояния полимеров.

Важнейшие характеристики макромолекул: молекулярная масса, степень полимеризации. Молекулярно-массовое распределение и его параметры. Понятие среднечисленной и средневесовой молекулярных масс и параметра полидисперсности.

5.17. Строение и свойства изолированных макромолекул

Конфигурационная изомерия макромолекул, важнейшие типы конфигурационных изомеров полимерных цепей и способы их изображения. Стереорегулярные синтетические полимеры: изо- и синтактические.

Представление о пространственном строении модельных и биологических макромолекул – белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов. Связь пространственной структуры макромолекул и способов их синтеза. Основные методы синтеза макромолекул – полимеризация (свободнорадикальная и ионная) и поликонденсация. Молекулярно-массовые распределения полимеров, образующихся в результате полимеризации и поликонденсации.

Конформации макромолекул. Внутреннее вращение в полимерных цепях и гибкость макромолекул. Изолированная цепь. Представление о форме и размерах полимерной цепи.

Свободно-сочлененная цепь, конформация клубка, функция распределения расстояний между концами цепи. Средние размеры идеальной цепи, степень свернутости и гибкость цепи.

Пространственное строение, заторможенность внутреннего вращения, объемные эффекты и гибкость макромолекул. Соотношение между размерами идеальной и реальной цепи. Понятие статистического сегмента и оценка гибкости полимерной цепи. Энтропийная природа упругости идеальной цепи и ее связь с высокоэластичной деформацией каучуков.

Представление об упорядочных (регулярных) конформациях макромолекул. Регулярные конформации важнейших модельных и биологических макромолекул. Вторичные структуры белков и нуклеиновых кислот.

Конформации полипептидных цепей – -спираль и -форма. Связь вторичной структуры с пространственным строением и первичной структурой полипептидных цепей.

Роль водородных связей в стабилизации вторичной структуры биополимеров. Природа кооперативной стабилизации вторичных структур в белках и нуклеиновых кислотах.

Кооперативный характер разрушения вторичных структур. Основы теории конформационных переходов спираль-клубок в однонитевых и двухнитевых модельных биополимерах. Сравнение выводов теории и экспериментальных исследований конформационных переходов. Факторы, вызывающие конформационные превращения. Представление о третичной и четвертичной структуре биополимеров.