CC BY
20
ХИМИЯ
УДК 544.777
М. В. Базунова, Р. А. Мустакимов, Ф. Р. Гимаева ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛИМЕР-КОЛЛОИДНЫХ ДИСПЕРСИЙ НА ОСНОВЕ ЗОЛЯ ЙОДИДА СЕРЕБРА И СУКЦИНАМИДАХИТОЗАНА
Ключевые слова: полимер-коллоидная дисперсия, сукцинамидхитозана, золь йодида серебра, электрическая проводимость.
Проведено исследование электрической проводимости золей Agi с отрицательно заряженными мицеллами и полимер-коллоидных дисперсий (ПКД) на основе сукцинамидахитозана и золя йодида серебра кондуктометри-ческим методом, что позволило установить характер взаимодействий в системе сукцинамидхитозана - Agi. Установлено, что в области малых (0,05-0.1 моль/л) концентраций исходных растворов йодида калия и нитрата серебра, которым соответствуют небольшие концентрации дисперсной фазы, значения электропроводности ПКД не отличаются от аддитивных значений. В области высоких (0,01-0,02моль/л) концентраций исходных растворов йодида калия и нитрата серебра значения электропроводности ПКД уменьшаются как по сравнению с аддитивными значениями, так и по сравнению с электропроводностью золя, что говорит об адсорбции макромолекул полимера на поверхности частиц йодида серебра, приводящей к частичному экранированию их заряда и уменьшению подвижности.
Key words: polymer-colloid dispersion, succinamide of chitosan, silver iodide sol, electrical conductivity.
The electrical conductivity of Agi sols with negatively charged micelles and polymer-colloidal dispersions (PCD) based on succinamide of chitosan and silver iodide sol by conductometric method was studied, which allowed establishing the character of interactions in the system of succinamide of chitosan-AgI. It was found that in the interval of small concentrations of the initial solutions ofpotassium iodide and silver nitrate, which correspond to small concentrations of the dispersed phase, the values of the electrical conductivity of the PKD don't differ from the additive values. In the range of high concentrations of the initial solutions of potassium iodine and silver nitrate, the PKD decreased both in comparison with the additive values and in comparison with the electrically conductive sols, which indicates the adsorption of macromolecules on the surface of the silver particles, leading to partial screening of their charge and reduced mobility.
Введение
С развитием науки коллоидной химии все больше растет интерес к полимер-коллоидным дисперсиям (ПКД) с размерами частиц до 100 нм. Данный факт связан с возможными перспективами их использования в медицине, фармацевтике, парфюмер-но-косметологической промышленности.
Ввиду своего строения и нестабильности размеров агрегатов наночастицнанодисперсии, как правило, довольно нестабильны. Основная задача, которая должна быть решена на пути их промышленного использования — получение устойчивых нанодис-персий с воспроизводимыми свойствами. Наиболее перспективной является стабилизация макромолекулами природных и синтетических полимеров.
В предложенном нами подходе образование устойчивых полимер-коллоидных дисперсий (ПКД) полиэлектролитов с наноразмерными частицами золей неорганической природы основано на кооперативном взаимодействии макромолекул сукцинамидахитозана (СХТЗ) с комплементарными частицами золя иодида серебра. Исследование электрической проводимости ПКД кондуктометрическим методом позволяет выявить особенности структуры и установить характер сил, за счет которых проти-воионы удерживаются в адсорбционном слое [1].
Выбор компонентов для получения ПКД обусловлен комплексом их уникальных свойств. Так, СХТЗ имеет антимикробную активность, совместимость с тканями организма и способность к биоде-
струкции [2, 3]. Золь йодида серебра обладает антисептическими свойствами и хорошей гемосовме-стимостью [4, 5].
Целью работы является определение закономерностей изменения электропроводности ПКД на основе СХТЗ золя AgIс отрицательно заряженными мицеллами с различными характеристиками дисперсной фазы.
Экспериментальная часть
В работе использован СХТЗ с М.м. = 207 кДа и характеристической вязкостью [п]= 3.60 дл/г (ТУ 9284-027-11734126-08) производства ЗАО «Биопрогресс» (г. Щелково).
Отрицательно заряженные частицы золя получали по стандартной методике [6] смешением 0,01М растворов нитрата серебра с йодидом калия в различном объемном соотношении (табл. 1).
Таблица 1 - Условия синтеза золей AgI [7]
Концентрация исходных растворов KI и AgNO3, моль/л Объёмное соотношение исходных растворов KI/AgNO3 % об. Объёмное содержание KI в реакционной смеси, % об. Концентрация дисперсной фазы золя, моль/л
10:0,1 99 1 • 10-4
0,01 10:3 76 2,3 • 10-3
10:5 66 3,3-10-J
10:7 58 4,110-3
Для получения ПКДAgI - СХТЗ смешивали равные объёмы раствора СХТЗ и золя. Электропроводность измерена с помощью лабораторного кондуктометра WTW inoLabCond 740.
Обсуждение результатов
Известно, что электрическая проводимость лио-фобного золя слагается из электропроводности, обусловленной коллоидными частицами, и электропроводности ионов, присутствующих в системе. Поэтому электропроводность коллоидного раствора зависит от заряда, числа и подвижности коллоидных частиц и ионов, находящихся в золе. Изменение заряда и числа заряженных частиц, влияющее на изменение электропроводности системы, может служить показателем устойчивости лиофобного золя [8].
заряженными мицеллами золя йодида серебра с различными характеристиками дисперсной фазы.
0,015 0,02 0,025 С, моль/л
Рис. 1 - Зависимость удельной электропроводности золей AgI с объёмным соотношением исходных растворов йодида калия и нитрата серебра от концентрации исходных растворов: 1 - 10:7, 2 - 10:5, 3 - 10:3, 4 - 10:0,1
Как следует из данных рис. 1, электропроводность золей повышается при повышении концентрации исходных растворов йодида калия и нитрата серебра, что связано с увеличением количества свободных ионов. Золи А§1, полученные при объёмном соотношении растворов йодида калия и нитрата серебра 10:0,1 % об., характеризуются наибольшей электропроводностью при любых концентрациях исходных растворов. Этот факт представляется необычным в связи с тем, что концентрация свободных ионов при одной и той же концентрации свободных ионов для всех соотношений постоянна. Следовательно, в общую электропроводность данных систем значительный вклад вносит количество, заряд и подвижность коллоидных частиц.
Важной задачей является сохранение устойчивости золей в процессе получения или хранения материалов на их основе. Одним из эффективных способов является стабилизация макромолекулами, которая обусловлена либо увеличением вязкости дисперсионной среды, либо специфической адсорбцией макромолекул на поверхности коллоидных частиц, создающей на поверхности структурно-механический барьер, препятствующий слипанию частиц.
В связи с этим, представляется целесообразным определение закономерностей изменения электропроводности ПКД на основе СХТЗ с отрицательно
о 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 С, моль/л
Рис 2 - Зависимость электропроводности золей Agi (1) и ПКД на основе СХТЗ и золей Agi (KI и AgNO3 в соотношении 10:0.1) (3) от концентрации исходных растворов KI и AgNO3. Прямая 2 -аддитивная удельная электропроводность растворов СХТЗ и золя Agi; концентрация СХТЗ 0,1 % мас.
Рис 3 - Зависимость электропроводности золей Agi (1) и ПКД на основе СХТЗ и золей Agi (KI: AgNO3 в соотношении 10:3) (3) от концентрации исходных растворов KI и AgNO3. Прямая 2 - аддитивная удельная электропроводность растворов СХТЗ и золя Agi; концентрация СХТЗ 0,1 % мас.
Из полученных данных (рис. 2, рис.3) видно, что в области небольших концентраций исходных растворов йодида калия и нитрата серебра, которым соответствуют небольшие концентрации дисперсной фазы, значения электропроводности ПКД не отличаются от аддитивных значений. Следовательно, в данном случае, макромолекулы СХТЗ практически не взаимодействуют с поверхностью частиц золя и не должны оказывать стабилизирующего действия на частицы. В области больших концентраций исходных растворов йодида калия и нитрата серебра значения электропроводности ПКД уменьшаются как по сравнению с аддитивными значениями, так и по сравнению с электропроводностью золя, из чего можно сделать вывод о том, что в данном случае имеет место адсорбция макромолекул полимера на поверхности частиц йодида серебра, приво-
дящая к частичному экранированию их заряда и уменьшению подвижности.
Таким образом, изучение электропроводности дисперсных систем является одним из подходов к установлению факта стабилизирующего действия полиэлектролитов на лиофобные золи.
Выводы
Определены закономерности изменения электропроводности ПКД на основе СХТЗ и золя йодида серебра с отрицательно заряженными мицеллами с различными характеристиками дисперсной фазы. Показано, что изменение заряда и числа заряженных частиц золя йодида серебра в присутствии СХТЗ, влияющее на изменение электропроводности системы, может служить показателем устойчивости лио-фобного золя
Литература
1. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1976, с. 221.
2. Ильина А.В., Варламов В.П., Ермаков Ю.А., Орлов В.Н., Скрябин К.Г.// Доклады академии наук. 2008. Т. 421. № 2. с. 199-201.
3. Сливкин А.И., Лапенко В.Л., Арзамасцев А.П. и др. // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2005. № 2. С. 73.
4. В.Г. Шамратова , Л.А. Шарафутдинова , З.Р. Хисматул-лина, М.В. Базунова, Е.И. Кулиш, Д.Р. Валиев// Биомедицина, 2015, № 3, С. 69-77.
5. Нежинская Г.И., Копейкин В.В., Гмиро В.Е. Препринт № 4 «Серебро в медицине и технике. Новосибирск: СО РАМН, 1995, С. 151-153.
6. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии /Под ред. Ю. Г. Фролова и А. С. Гродского, М.: Химия, 1986, с. 216.
7. M.V. Bazunova, D.R. Valiev, D. Sh. Yazlikbaeva, E.I. Kul-ish. // Вестник Башкирского университета. 2016. т. 21. № 1. C.53-54
8. Пасынский А.Г. Коллоидная химия. С.: Высшая школа, 1959, с. 264.
© М. В. Базунова - к.х.н., доцент кафедры «Высокомолекулярные соединения и общая химическая технология» БашГУ, email: [email protected], Р. А. Мустакимов - студент кафедры «Высокомолекулярные соединения и общая химическая технология» БашГУ, e-mail: [email protected], Ф. Р. Гимаева - студентка кафедры «Высокомолекулярные соединения и общая химическая технология» БашГУ, e-mail: [email protected].
© M. V. Bazunova - Ph.D., Associate Professor of the Department "High-Molecular Compounds and General Chemical Technology", Bashkir State University, e-mail: [email protected], R. A. Mustakimov - 4th year student of the department "High-molecular compounds and general chemical technology", Bashkir State University, e-mail: [email protected], F. R. Gimayeva - 4th year student of the department "High-molecular compounds and general chemical technology", Bashkir State University, e-mail: [email protected].
