Состояние ионов и молекул воды в водно-солевых растворах полиакриламида и сополимера «акриламид-Na/k соль акриловой кислоты»

Геометрические и электронные параметры молекулярных моделей микросостояний полиакриламида и сополимера акриламида с акриловой кислотой в водных растворах хлоридов натрия и калия были рассчитаны неэмпирическим методом ССП МО ЛКАО с использованием базиса MINI Huzinaga. Модели содержали четыре мономерных звена полимеров, 80 молекул воды и по две пары ионов Na+ и Сl– или k+ и Cl–. Показано, что принципиальная разница в гидратационных свойствах Na+ и k+ состоит в том, что длина связи Na+‧‧‧О2– короче суммы радиусов взаимодействующих ионов, а k+‧‧‧O2– – равна или больше. Это свидетельствует о том, что в первом случае связь частично ковалентная, а во втором – чисто электростатическая. Все элементы молекулярных моделей в обоих случаях объединены между собой межмолекулярными связями, образующими непрерывную пространственную сеть, в которую без искажения ее структуры встраиваются молекулы полимеров, имеющие в своем составе кислородсодержащие группы. Это и является причиной хорошей растворимости изученных полимеров в водно-солевых растворах.

полиакриламид, водорастворимые полимеры, анионные полимеры, квантово-химический расчет, гидратная структура, солевые растворы

1. Куренков, В. Ф. Полиакриламидные флокулянты / В. Ф. Куренков // Соросовский образовательный журн. – 1997. – № 7. – С. 57–63.

2. Owen, A. T. The preparation and ageing of acrylamide/acrylate copolymer flocculant solutions / A. T. Owen, P. D. Fawell, J. D. Swift // International Journal of Mineral Processing. – 2007. – Vol. 84, N 1–4. – P. 3–14. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2007.05.003

3. Влияние анионных и катионных флокулянтов праестолов на флокуляцию суспензий каолина / В. Ф. Куренков [и др.] // Журн. прикладной химии. – 1999. – Т. 72, № 11. – С. 1892–1896.

4. Особенности формирования полиэлектролитных комплексов на основе полиакриламидных соединений в процессе флокуляции глинисто-солевых дисперсий / П. Д. Воробьев [и др.] // Коллоидный журн. – 2007. – Т. 69, № 5. – С. 592–596.

5. Веснеболоцкая, С. А. Влияние формирования поверхностного слоя на набухание полиэлектролитных гидрогелей в водно-солевых растворах / С. А. Веснеболоцкая, Н. Г. Бельникевич, Т. В. Будтова // Журн. прикладной химии. – 2009. – Т. 83, № 11. – С. 1874–1878.

6. Филиппова, О. Е. «Восприимчивые» полимерные гели / О. Е. Филиппова // Высокомолекулярные соед. – 2000. – Т. 42, № 12. – С. 2328–2352.

7. Крамаренко, Е. Ю. Полиэлектролитные сетки как высокочувствительные полимеры / Е. Ю. Крамаренко, О. Е. Филиппова, А. Р. Хохлов // Высокомолекулярные соед. – 2006. – Т. 48, № 7. – С. 1216–1240.

8. Clark, T. A Handbook of Computational Chemistry: A Practical Guide to Chemical Structure and Energy Calculations / T. Clark. – New York, 1985. – 382 p.

9. Huzinaga, S. Gaussian Basis Sets for Molecular Calculations / S. Huzinaga, J. Andzelm, M. Klobukowski. – Amsterdam, 1984. – 434 p.

10. Зеленковский, В. М. Компьютерное моделирование структуры полимерных ионитов / В. М. Зеленковский. – М., 2012. – 327 с.

11. Soldatov, V. S. Hydration of ion exchangers: thermodynamics and quantum chemistry calculations. IV. The state of ions and water molecules in alkali forms of sulfostyrene resins / V. S. Soldatov, E. G. Kosandrovich, T. V. Bezyazychnaya // React. and Funct. Polym. – 2018. – Vol. 131. – P. 219–229. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2018.07.010

12. Soldatov, V. Hydration of ion exchangers: termodynamics and quantum chemistry calculations. III. The state of the proton and water molecules in hydrogen form of Sulfostyrene ion exchangers / V. Soldatov, V. Zelenkovskii, E. Kosandrovich // React. Funct. Polym. – 2016. – Vol. 102. – P. 156–164. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2016.03.001