Строение высокомолекулярных соединении

Изучение свойств растворов высокомолекулярных соединений сыграло огромную роль в развитии коллоидной химии. Первые исследования диффузии, осмоса, оптических свойств коллоидов были проведены с растворами желатины, агара, целлюлозы, т. е. с растворами ВМС. При этом выяснилось, что растворы ВМС более устойчивы по сравнению с золями. В течение длительного времени это объяснялось высоким сродством растворенных веществ к растворителю (дисперсионной среде) и связанной с этим высокой сольватацией. Это нашло отражение в исторически сложившемся названии таких растворов — лиофильные золи или обратимые коллоиды в отличие от лиофобных золей — обычных (необратимых) коллоидных систем. Позднее была найдена истинная причина термодинамической устойчивости «лиофильных золей» — отсутствие поверхности раздела фаз и поверхностной энергии — их гомогенность. Выло показано также, что, хотя свойства растворов высокомолекулярных соединений в значительной степени определяются их сродством к растворителю, доля растворителя, вошедшего в сольватные оболочки, не очень велика. Поэтому правильным следует считать термин «растворы ВМС» или «молекулярные коллоиды», а не «лиофильные золи».

К высокомолекулярным соединениям (ВМС) относят природные и синтетические вещества с относительной молярной массой не менее 10—15 тысяч. Молярная масса природных ВМС может достигать 500—700 тысяч, а в отдельных случаях нескольких миллионов. Подавляющее большинство высокомолекулярных органических соединений имеют линейное или цепочечное строение. Их макромолекулы представляют собой длинные цепи, в которых атомы связаны в форме нитей (или цепей). Длина таких макромолекул превышает их поперечный размер на несколько порядков. Если цепи имеют боковые ответвления, говорят о разветвленных или двумерных цепях. Цепи макромолекул в полимерах могут быть соединены химическими связями (например, «мостики» серы в вулканизированном каучуке) в пространственные «сшитые» структуры.

Так как молярная масса ВМС велика, они могут находиться только в конденсированном состоянии. В зависимости от гибкости макромолекул различаются три аморфных состояния: вязкотекучее, эластичное и стеклообразное (хрупкое). Атомы и группы атомов в макромолекулах находятся в состоянии вра-щательно-колебательного движения относительно каждой связи С—С. В зависимости от интенсивности этого движения макромолекула может вести себя либо как жесткая нить, либо как идеально гибкая. Одно и то же вещество может быть пластичным и хрупким в зависимости от температуры. Большую роль играет и химический состав. Самые гибкие макромолекулы неполярные, состоящие из углеводородных цепочек. Появление полярных групп (—СООН, —ОН, —С!, —NН₂) делает макромолекулы более жесткими, а полимеры более хрупкими. Вещества, имеющие пространственную структуру, неэластичны, хрупки и обычно нерастворимы.