Тезисы
апрель 2017

Застосування методу вязкозиметрії для визначення молекулярної маси хітозану


Культенко В. С. , Слісь А. А. , Редька К. В. , Солодовнік Т. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Молекулярна маса – важлива характеристика будь-якої високо-молекулярної сполуки (ВМС), що обумовлює всі основні її властивості. В процесі здобуття ВМС утворюються суміші полімерів з різними довжинами ланцюгів, а отже, і з різною молекулярною масою.

Існують різні методи визначення молекулярної маси, а саме кріоскопічний, ебуліоскопічний, осмотичний, які засновані на обчисленні молярної концентрації розчину, тобто на визначенні кількості часток в наважці ВМС, а також дифузійний та віскозиметричний методи, що засновані на обчисленні середнього розміру  часток в розчині.

Найпростішим і найбільш поширеним методом, що найчастіше застосовується на  практиці для визначення середньої молекулярної маси ВМС і який не потребує значних витрат часу є віскозиметричний метод. Суть методу полягає у визначенні молярної маси ВМС на підставі вимірювань в’язкості розчинів за допомогою капілярного віскозиметра. В’язкість – властивість рідин та газів чинити опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої під час зсуву та інших видів деформацій. Вимірювання в’язкості проводять у спеціальних приладах – віскозиметрах. За допомогою цього приладу визначають час витікання розчинника та час витікання розчинів полімеру з різними концентраціями.  Найчастіше використовують капілярний візкозиметр Оствальда. Метою даної роботи було визначення молекулярної маси хітозану, який отримують з хітину реакцією деацетилювання при використанні концентрованих розчинів лугів.

Для визначення молекулярної маси розчин хітозану досліджували за допомогою віскозиметра, тобто виміряли час витікання розчинів, що характеризуються різним значенням рН та розрахували  в’язкість за формулою:

де η – в’язкість розчину, Па∙с; η0 – в’язкість розчинника, Па∙с; τ – час протікання розчину, с; τ0 – час протікання розчинника, с.

Для розрахунку молекулярної маси хітозану за даними віскозиметричних визначень використовували рівняння Марка-Хаувінка:

 

де  η – характеристична  в’язкість розчину, Па∙с; k –коефіцієнт сталий для розчину; α –величина, яка характеризує форму молекул даного полімеру.

Методом віскозиметрії досліджували зразки хітозану виробництва ЗАО «Біопрогрес», які характеризуються різним значенням ступеня деацетилювання:

– хітозан -1, СД = 82%;

– хітозан -2, СД = 59% .

За результатами експерименту були побудовані графічні залежності в’язкості розчинів від рН (див. рисунок) і визначені ізоелектричні точки, які відповідають значенням мінімальної в’язкості розчинів хітозану.

Рисунок 1 –Залежність в’язкості розчинів хітозану від рН: а – хітозан-1; б – хітозан-2.

Після проведення обчислень та аналізу графічних залежностей були отримані наступні значення молекулярних мас для досліджуваних зразків хітозану, які склали 837 г/моль та 449 г/моль для хітозан-1 та хітозан-2 відповідно.

Таким чином, на прикладі експериментального аналізу природного амінополісахариду – хітозану, нами встановлено, що метод віскозиметрії може бути застосований для швидкого та зручного визначення молекулярних мас високомолекулярних сполук при використанні простого та доступного в кожній хімічній лабораторії обладнання.