Термодинамика взаимодействия агарозы с водой и полиакриловой кислотой
Аннотация
Изучена равновесная сорбция паров воды и измерены теплоты смешения с водой порошкообразной агарозой, образцами, приготовленной методами лиофильной сушки и в виде пленки, высушенной на воздухе при 700С; ПАК и смесями ПАК – агароза разных составов. Измерены величины удельных поверхностей образцов агарозы. Рассчитаны величины разностей химических потенциалов воды ∆μ1, полимерных компонентов ∆μ2, энергии Гиббса смешения ∆gm с водой. С помощью термодинамического цикла определены энергии Гиббса и энтальпии взаимодействия агарозы с ПАК. Определены энтропии смешения компонентов.
Показано, что наибольшую сорбционную способность и наиболее отрицательную энергию Гиббса смешения с водой имеет агароза, приготовленная методом лиофильной сушки, наименьшую – порошкообразная агароза. Пленка занимает промежуточное значение. Обнаруженные различия связаны с разной удельной поверхностью образцов.
Обнаружено, что отрицательные энтальпии и энтропии смешения с водой лиофилизированного образца агарозы имеют наименьшие значения, а порошкообразной - наибольшие. Это может быть связано с образованием большого числа межцепных водородных связей при низких температурах, разрушение которых при взаимодействии с водой сопровождается эндотермическим тепловым эффектом и возрастанием энтропии.
Установлено, что в системе ПАК – агароза наибольшей сорбционной способностью обладает агароза, наименьшей – ПАК, смеси занимают промежуточное положение между индивидуальными полимерами. Изотермы сорбции коррелируют с величинами энергии Гиббса.
Показано, что при больших содержаниях полиакриловой кислоты энтальпии и энтропии взаимодействия агарозы с ПАК положительны, а энергия Гиббса отрицательна. При больших содержаниях агарозы энтальпия и энтропия смешения отрицательны, а энергия Гиббса положительна. Очевидно, несмотря на сильное энергетическое взаимодействие между полимерами, сопровождающееся экзотермическим тепловым эффектом, большое уменьшение энтропии приводит к несовместимости.
Показано, что наибольшую сорбционную способность и наиболее отрицательную энергию Гиббса смешения с водой имеет агароза, приготовленная методом лиофильной сушки, наименьшую – порошкообразная агароза. Пленка занимает промежуточное значение. Обнаруженные различия связаны с разной удельной поверхностью образцов.
Обнаружено, что отрицательные энтальпии и энтропии смешения с водой лиофилизированного образца агарозы имеют наименьшие значения, а порошкообразной - наибольшие. Это может быть связано с образованием большого числа межцепных водородных связей при низких температурах, разрушение которых при взаимодействии с водой сопровождается эндотермическим тепловым эффектом и возрастанием энтропии.
Установлено, что в системе ПАК – агароза наибольшей сорбционной способностью обладает агароза, наименьшей – ПАК, смеси занимают промежуточное положение между индивидуальными полимерами. Изотермы сорбции коррелируют с величинами энергии Гиббса.
Показано, что при больших содержаниях полиакриловой кислоты энтальпии и энтропии взаимодействия агарозы с ПАК положительны, а энергия Гиббса отрицательна. При больших содержаниях агарозы энтальпия и энтропия смешения отрицательны, а энергия Гиббса положительна. Очевидно, несмотря на сильное энергетическое взаимодействие между полимерами, сопровождающееся экзотермическим тепловым эффектом, большое уменьшение энтропии приводит к несовместимости.