Влияние анионов на растворимость полимеров

06.11.2021

Химики из США и Чехии установили связь между кривизной условной поверхности макромолекулы и константами диссоциации для разных катионов и анионов. Оказалось, что ионы сильнее взаимодействуют с полимером, если его плоская структура деформирует сеть водородных связей воды. Такое взаимодействие помогает полимеру находиться в растворе.

Группа ученых под руководством Яна Хейды (Jan Heyda) из Университета химии и технологии в Праге и Пола Кремера (Paul S. Cremer) из Университета Пенсильвании исследовала взаимодействие слабо координирующих анионов с полимером полиэтиленоксидом разной длины. Они предположили, что молекулы с различающейся кривизной поверхности по-разному влияют на сеть из водородных связей окружающих молекул воды, что, в свою очередь, приводит к изменению степени адсорбции ионов.

Авторы показали связь энергии адсорбции ионов со степенью искаженности сети водородных связей. Полученные результаты подтвердили гипотезу о том, что макромолекулы, обладающие плоской поверхностью, сильно искажают структуру воды и, следовательно, хорошо взаимодействуют со слабо координирующими анионами, которые легко проникают к поверхности полимера через деформированную сетку водородных связей. Напротив, поверхность большинства малых молекул нельзя назвать плоской, что приводит к отсутствию выигрыша в энергии, высокой гидрофобности и плохой растворимости.

При этом основное взаимодействие полимеров с анионами происходит именно в середине цепи, так как полусферическая поверхность концевых групп плохо искажает окружающую воду. Средние константы диссоциации SCN- составили около 0,1 моля на литр для середины цепи и более 2,4 молей на литр для ее концов. Максимальный выигрыш в энергии в результате взаимодействия полимера с тиоцианатом составил 5,3 килоджоулей на моль.

Полученные данные повлияют не только на изучение гидрофобных взаимодействий и растворную химию полимеров, но и на другие области науки, например, исследования супрамолекулярных соединений типа гость-хозяин.

<< Назад: Рассчитано расстояние ультракоротких вспышек света 06.11.2021

>> Вперед: Прослушивание музыки во время работы снижает усталость 05.11.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Качество обучения зависит от задействованных органов чувств 30.03.2025 Активное вовлечение различных органов чувств в процесс обучения способствует лучшему запоминанию и развитию когнитивных способностей у детей. Чем больше органов чувств задействовано в обучении, тем крепче формируются воспоминания. Например, студенты, которые читали вслух, запоминали на 12% больше информации, чем те, кто просто молча читал. Подобные выводы были получены в результате работы шотландского нейробиолога Брайана Матиаса, который исследовал связь между восприятием и запоминанием. Матиас провел эксперимент в одной из американских начальных школ, где хоровое чтение стало неотъемлемой частью обучения по всем предметам. Это создает безопасную атмосферу для учеников, помогая им уверенно переходить к самостоятельному освоению знаний. В результате дети, использующие такой метод, демонстрировали значительно лучшие результаты, ведь их мозг активно обрабатывал информацию с помощью нескольких каналов восприятия. Другим интересным примером является использование физической активности для улучшения понимания математических понятий, таких как дроби и десятичные числа. Исследование, проведенное среди более 200 учеников 4-6 классов, показало, что игра на баскетбольной площадке улучшала восприятие и усвоение этих понятий. Когда на площадке рисовались дроби и соответствующие десятичные значения, дети, выполняя броски, произносили числа вслух, что помогало лучше понять соотношение между дробями и их десятичными эквивалентами. Это также способствовало улучшению способности выполнять математические операции, такие как сложение и преобразование дробей. Однако, если нет возможности организовать игры на спортивных площадках, аналогичные метки можно сделать и в классе, используя обычный мел или предметы, такие как смятая бумага и корзины. Даже такие простые методы могут значительно повысить эффективность учебного процесса. Кроме того, исследование показало, что рисование является мощным инструментом для запоминания. Слияние тактильной и зрительной информации укрепляет нейронные связи, что делает воспоминания более устойчивыми. Детям, которым дают возможность зарисовывать материал, легче связать изученную информацию в единую картину и создать концептуальные карты, что способствует лучшему усвоению материала. Не менее эффективным является использование телодвижений в процессе обучения. Например, если ребенок двигается, имитируя змею и произносит звук "ссс", это помогает ему лучше запоминать буквы и звуки. Такие упражнения увеличивают способность распознавать звуки почти в два раза, как показали результаты экспериментов. Для улучшения памяти и усвоения материала исследователи рекомендуют детям делать записи от руки. Это активирует мозговые сети, что способствует более глубокой обработке информации. В отличие от печатания, которое менее эффективно с точки зрения когнитивного восприятия, письмо от руки помогает детям лучше усваивать материал. Таким образом, использование различных органов чувств в процессе обучения значительно повышает его эффективность. Совмещение зрительных, тактильных и двигательных методов способствует более крепкому запоминанию и лучшему усвоению знаний.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025