103 гидродинамические свойства растворов арабиногалактана

II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ,
Казань, 24–27 июня 2002 г
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ
АРАБИНОГАЛАКТАНА ЛИСТВЕННИЦЫ
Г.П.Александрова, С.А.Медведева
Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, Иркутск, msa@irioch.irk.ru
Для полимеров с биологической активностью весьма важной характеристикой является их поведение
в растворах. Практически значимым свойством арабиногалактана является высокая вязкость его водных
растворов. Благодаря этому он находит применение как как загуститель напитков и связующее при
производстве лекарственных препаратов. Появляющиеся сообщения о расширении спектра биологической
активности арабиногалактана настоятельно требуют подробной характеристики его взаимодействия с водой, однако арабиногалактан в этом отношении систематически не изучался. Гидродинамические свойства
арабиногалактана древесины лиственницы можно оценить при исследовании вязкости полисахарида в
дистиллированной воде. В этой связи особенно важны молекулярно-кинетические характеристики арабиногалактана, служащие ключом к раскрытию его реакционной способности. Цель работы заключалась в
исследовании гидродинамических свойств водных растворов арабиногалактана с использованием метода
вискозиметрии.
Была измерена вязкость водных растворов арабиногалактана, выделенного из древесины лиственницы, с разной молекулярной массой при различной (0,6-1,0 %) концентрации в температурном интервале
20-50°С. Молекулярная масса двух образцов арабиногалактана была предварительно определена независимым методом гель-проникающей хроматографии в водном растворе и составила 9570 и 13300. В ходе
эксперимента было установлено, что изменения значений относительной вязкости растворов арабиногалактанов находятся в обратной зависимости от температуры, при которой проводились измерения. Для образца
арабиногалактана с более высоким значением молекулярной массы значения логарифма относительной
вязкости при 20°С выше, чем для образца с более низким ее значением, и это различие резко усиливается
при возрастании температуры исследуемого раствора до 50°С. Рассчитанная величина характеристической
вязкости при 20°С для 1 % раствора образца с массой 9800 весьма высока и составляет 0,0566, для образца с
массой 13300 она составляет 0,0657.
Исходя из полученных результатов, из уравнения соответствующей прямой, характеризующей
зависимость логарифма относительной вязкости от обратной температуры, были вычислены значения
предэкспоненциального множителя и энергии активации. Следует отметить, что величина предэкспоненциального множителя для растворов арабиногалактана возрастает при разбавлении. Энергия активации
вязкостного течения растворов АГ составляет 686-930 Дж. Для образца с более высокой молекулярной
массой энергия активации ниже, а значение предэкспоненциального множителя выше, чем для образца с
меньшей величиной молекулярной массы. Величина энергии активации уменьшается с уменьшением
концентрации водных растворов арабиногалактана, при увеличении молекулярной массы полимера аналогичная зависимость сохраняется, что согласуется с известными литературными данными по изучению
вязкости производных целлюлозы. Полученные значения предэкспоненциального множителя и энергии
активации свидетельствуют о том, что предэкспоненциальный множитель вносит менее значительный вклад
в изменение вязкости, в то время как энергия активации имеет решающее значение.
Известно, что среднемассовая молекулярная масса довольно близка к средневязкостной, поэтому из
экспериментальных данных по уравнению прямой, отражающей в двойных логарифмических координатах
зависимость характеристической вязкости растворов от молекулярной массы для образцов арабиногалактана
с известной массой, были определены значения Ka и α в уравнении Марка-Куна-Хаувинка, характеризующие взаимодействие полимера и растворителя, и выведено уравнение для расчета молекулярной массы
арабиногалактана по вязкости его растворов.
Таким образом, нами изучено поведение растворов арабиногалактана в воде при различных температурах, определен предэкспоненциальный множитель и энергия активации вязкостного течения макромолекулы, предложено уравнение для расчета вязкостной молекулярной массы арабиногалактана.
II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ. Устный доклад
103