Коацервация.

В растворах высокомолекулярных соединений при изменении температуры, рН или при введении низкомолекулярных веществ иногда наблюдается явление коацервации. Внешне процесс коацервации характеризуется отделением от золя изолированных друг от друга макроскопических капель жидкости или целого жидкого слоя. Такая капля (рис. 6.20) содержит рой ультрамикроскопических капелек. Каждая из них состоит из нескольких первичных сольватированных частиц, сохранивших свою самостоятельность. Таким образом, от высаливания коацервация отличается тем, что вещество дисперсной фазы не отделяется от растворителя, а собирается в невидимые простым глазом жидкие капельки, которые постепенно сливаются в капельки больших размеров — вплоть до видимых невооруженным глазом, пока процесс этот не закончится полным расслоением системы на два жидких слоя. Вязкая фаза, содержащая все или почти все высокомолекулярное вещество, называется коацерватом.

Частицы высокомолекулярного соединения, входящие в состав коацерватных капель, по-видимому, отделены друг от друга тонкими гидратными оболочками. Об этом свидетельствует то, что явление коацервации обратимо. При изменении условий, вызвавших коацервацию

Рис.6.20

(уменьшение концентрации электролита, изменение рН и температуры), коацерватные капли могут исчезать и система вновь переходит в однофазную. В то же время, изменяя условия в сторону усиления процесса дегидратации макромолекул высокополимера, можно вызвать разрушение коацерватных капель и полное осаждение растворенного вещества.

Явление коацервации можно наблюдать, если смешивать противоположно заряженные золи, например белка и лецитина, белка и нуклеиновых кислот. Совершенно аналогичное явление наблюдается и в том случае, если к раствору белка прибавлять концентрированный раствор сульфата натрия. Коацервация, получаемая при смешении двух противоположно заряженных золей, получила название комплексной коацервации (в отличие от описанной выше простой коацервации).

Явление комплексной коацервации можно наблюдать при смешивании 5%-ного раствора желатина с 5%-ным раствором картофельного крахмала. Сначала наступает микрокоацервация, а через несколько часов образуются два слоя: нижний, содержащий весь крахмал, и верхний, содержащий весь желатин. Таким образом, в данном случае происходит расслоение золя на две фазы, которые разделяются физической поверхностью раздела. Комплексную коацервацию можно наблюдать также и при взаимодействии желатина и лецитина. При комплексной коацервации по существу происходит высаливание одного золя другим. Здесь возможны следующие наиболее типичные случаи.

1. Коллоид А во много раз гидрофильнее коллоида Б. В этом случае золь А будет оказывать высаливающее действие на коллоид Б. Причем коллоид Б выделяется из раствора в виде хлопьев.

2. Коллоид А гидрофильнее коллоида Б, но менее резко, чем в первом случае. При этом происходит явление коацервации, т. е. золь Б образует вязкий слой, содержащий гидратированные частицы коллоида Б.

3. Оба коллоида А и Б имеют примерно одинаковую гидрофильность. В данном случае золи А и Б либо смешиваются между собой во всех отношениях, либо расслаиваются с образованием двух жидких фаз.

4. Коллоид А менее гидрофилен, чем коллоид Б. Золь Б высаливает коллоид А или вызывает его коацервацию.

На рассмотренные простые примеры налагается еще влияние и других факторов, таких, как рН, концентрации электролитов или наличие каких-либо других дегидраторов.

Коацервация, особенно комплексная, играет огромную роль в биологических процессах, совершающихся в клеточном веществе — протоплазме. По некоторым своим физико-химическим свойствам коацерваты напоминают свойства протоплазмы, поэтому считают, что именно процесс коацервации имел исключительно большое значение в истории возникновения жизни на Земле.