D Polimer morfologiyasiga xos elektrofizik tavsiflar

1. Polimer eritma;
2, 2’ - ion eritmasi;
3, 3’ – elektrodlar
a b
9.1.14-rasm. Elektrokinetik potensialni namoyon bo‘lishi (a) va
uni aniqlashning elektroforetik qurilmasini chizmasi (b)

Bunda -potensial elektroforez uchun Gelmgols-Smoluxovskiy tenglamasi asosida hisoblanadi:

 = hl/t_oE (9.1.14)
bu yerda  - muhit qovushoqligi;  - dieliktrik kirishuvchanlik; _o = 8,85*10^-12 - dielektrik doimiysi; ion va polimer eritmalari orasidagi chegarani siljishi masofasi; t – elektroforez vaqti; l – elekrodlar orasidagi masofa; E – elektr kuchlanishi.
-potensial miqdorining 30 V dan yuqori bo‘lishi polimerning elektrik jihatdan barqaror ekanligini ifodalaydi.
Agar polimer qisman tikilgan bo‘lsa, uning hajmiga ionlarni kurishi va u orqali o‘tishi ancha sekinlashadi. Bu jarayon elektr maydoni yordamida jadal tarzda amalga oshirilishi mumkin. Buning uchun Faradeyning elektroliz qonuniga binoan elektrodlardan biri ion-o‘tkazuvchan membrana qopchaga solingan tikilgan polimer ichiga solinishi kerak bo‘ladi (9.1.15-rasm). Dializat sifatida ionli eritma qollaniladi. Doimiy elektr kuchlanishi ulanishi bilan ionlar elektrodlarga tomon harakatlana boshlaydi va membrana orqali ionlarni o‘tishi elektrodializ tamoili bo‘yicha amalga oshadi. Bunday tajribani qisman tikilgan xitozan hajmiga kobalt (Co²⁺) ionlari kiritish bo‘yicha o‘tkazilganda oddiy bo‘kish jarayoniga qaraganda ancha katta miqdorda ionlarni polimer hajmida to‘plashga erishilgan (9.1.16-rasm).

9.1.15-rasm. Qisman tikilgan polimer hajmiga elektrodializ usulida ionlarni kiritishning prinsipial chizmasi

9.1.16-rasm. Qisman tikilgan xitozan hajmiga ionlarni elektodializ (1) va bo‘kish (2) natijasida kirishi tufayli elektr kuchlanishni (U) to‘planishi

Elektrodializ jarayoni to‘xtatilgach hajmda to‘plangan ionlarni qaytib chiqishi o‘ta sekin amalga oshadi va natijada ionlar ma’lum muddat (bir necha sutka) elektr kuchlanish mavjaudligini namoyon qilib turadi. Bunday elektrofizik effektni kuzatilishi quyidagicha e’tirof etiladi: - elektr maydoni bo‘lmaganda ionlar eritma va gellarda, shuningdek, qisman tikilgan polimyerda xaotik tarzda harakatlanadi; - elektr maydoni bolganda ion harakatlari tartiblanadi; - kationlar maydon bo‘ylab, anionlar ularga qarshi yunalishda harakatlanadi va natijada tizimda elektr toki vujudga keladi hamda ionli o‘tkazuvchanlik deb e’tirof etiladi.

Elektr maydonida ionlar harakatiga ikki kuch ta’sir etadi: - birinchisi, kuchlanganligini (E) funksiyasi bo‘lgan jadallashtiruvchi elektr maydon kuchi (E_e)
F_э  qE (9.1.15)
- ikkinchisi, suyuqlikni ichki ishqalanishini to‘xtatuvchi (topmozlovchi) kuch F_isq.. Ion solvat qobig‘i bilan birga r radiusli shar deb qaralsa, Stoks qonuniga binoan
F_тр  6 r (9.1.16)
bu yerda  - suyuqlik qovushoqligi;  - ionlar tartiblangan harakati o‘rtacha tezligi. Ionlarning barqarorlashgan harakatida F_э  F_тр bo‘lishidan
  qE/6 r  uE (9.1.17)
bo‘lib, undan ionlar harakatchanligi (u) quyidagiga teng bo‘ladi:
u  q/6 r (9.1.18)
agar Е  1 bo‘lsa. Unda (9.1.17) ga asosan u   shart bajariladi.
(9.1.18) ga binoan qovushoqlikni pasayishi bilan ionlar harakatchanligi oshadi. Suyuqlik va ionlar bir xil tezlik bilan harakatlansa, u  5*10^-8 m/Vs.
(9.1.17) ga binoan tok zichligi (j) uchun quyidagi ifoda o‘rinlidir:
j = ezn (u₊ + u_-)E yoki j = E (9.1.19)
bu yerda  - suyuqlikning solishtirma o‘tkazuvchanligi bo‘lib, quyidagiga tengdir:
  ezn(u₊ + u_-)  eznΔu (9.1.20)
bunda e – elektron zaryadi; z – ion valentligi; n – ion konsentratsiyasi.
Boshda tomondan suyuqlikning elektr o‘tkazuvchanligi Om qonuniga binoan solishtirma qarshilik () bo‘yicha aniqlanishi mumkin:
  1/  lI/US (9.1.21)
bu yerda l – namuna uzunligi va S – uning ko‘ndalang kesimi.
Ma’lum darajada  nafaqat ionlar miqdoriga proporsianal, balki polimer haroratiga va morfologiyasiga, aynan, orientatsiya faktori miqdoriga () bog‘liqdir. Masalan, ipak fibroini asosidagi orientatsiya faktori  = 0,4 va  = 0,8 bo‘lgan gellarni solistirma o‘tkazuvchanligini ifodalovchi grafiklardan ko‘rinib turibdiki, ion o‘tkazuvchanlik ko‘p jihatdan polimerning morfologik holatiga va ionlar miqdoriga to‘gri proporsiinaldir (9.1.17-rasm).



9.1.17-rasm. Ipak fibroini gellari uchun solishtirma o‘tkazuvchanlikni () ion konsentratsiyasiga (n) bog‘liqligi: