کاربرد و خواص پلی الکترولیت (Polyelectrolyte)

پلی الکترولیت نوعی پلیمر با واحد تکرار شونده دارای بار الکتریکی است. پلی الکترولیت همانند الکترولیت ها (نمک ها) و پلیمرها (ترکیبات با وزن مولکولی بالا) هستند و به همین دلیل گاهی اوقات پلی نمک نیز نامیده می شوند.

محلول های این ترکیبات مانند نمک ها، رسانای الکتریکی خوبی هستند. این ترکیبات همچنین مانند پلیمرها، محلول های آنها اغلب چسبناک هستند. زنجیره‌ های مولکولی باردار، نقش اساسی در تعیین ساختار، پایداری و برهم ‌کنش ‌های مجموعه‌ های مولکولی مختلف دارند.

این ترکیبات نقش اساسی در زیست شناسی و بیوشیمی ایفا می کنند. بسیاری از مولکول های بیولوژیکی پلی الکترولیت هستند. به عنوان مثال، پلی پپتیدها (پروتئین ها) و DNA پلی الکترولیت هستند. هر دو پلی الکترولیت طبیعی و مصنوعی در صنایع مختلفی استفاده می شوند.

پلی الکترولیت ها را می توان به دسته های ضعیف و قوی نیز تقسیم کرد. پلی الکترولیت «قوی» پلی الکترولیتی های هستند که برای اکثر مقادیر معقول pH به طور کامل در محلول تجزیه می شود. در مقابل، یک پلی الکترولیت ضعیف دارای یک ثابت تفکیک (pKa یا pKb) در محدوده 2 تا ~ 10 است، به این معنی که در pH متوسط ​​تا حدی تجزیه می شود. بنابراین، پلی‌ الکترولیت‌ های ضعیف در محلول به‌ طور کامل شارژ نمی‌ شوند و علاوه بر این، بار جزئی آن‌ ها را می‌ توان با تغییر pH محلول، غلظت یونی یا قدرت یونی اصلاح کرد.

هنگامی که محلول های دو پلیمر با بار مخالف (یعنی محلول پلی کاتیون و یکی از پلی آنیون ) با هم مخلوط می شوند، معمولاً یک کمپلکس توده ای (رسوب) تشکیل می شود. این امر به این دلیل رخ می دهد که پلیمرهای دارای بار مخالف یکدیگر را جذب کرده و به طور برگشت ناپذیری به یکدیگر متصل می شوند.

ترکیب پلی الکترولیت

ساختار هر پلیمر تحت تأثیر عوامل متعددی مانند معماری پلیمر و میل ترکیبی حلال قرار می گیرد. در مورد پلی الکترولیت ها شارژ نیز تاثیرگذار است. در حالی که یک زنجیره پلیمری خطی بدون بار معمولا در یک ترکیب تصادفی در محلول یافت می شود، بارهای روی یک زنجیره پلی الکترولیت خطی یکدیگر را دفع می کنند. این امر باعث می شود زنجیره یک ترکیب میله مانند حالت گسترش یافته تر را اتخاذ کند. اگر محلول حاوی مقدار زیادی نمک اضافه شده باشد، بارها غربال می شوند و در نتیجه زنجیره پلی الکترولیت به یک ترکیب معمولی تر فرو می ریزد.

پلی آمفولیت ها

پلی آمفولیت نوعی پلی الکترولیت است که دارای هر دو گروه تکرار شونده کاتیونی و آنیونی است. این پلیمرها معمولا تنها زمانی حل می شوند که نمک اضافه شده به مقدار کافی وجود داشته باشد. بسیاری از پروتئین ها پلی آمفولیت هستند زیرا برخی از اسیدهای آمینه، اسیدی هستند در حالی که برخی دیگر خاصیت بازی دارند.

کاربردهای پلی الکترولیت

پلی الکترولیت ها کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند. این ترکیبات بیشتر برای اصلاح جریان و خواص پایداری محلول ها و ژل های آبی استفاده می شوند. به عنوان مثال، می توان از این ترکیبات برای تثبیت سوسپانسیون های کلوئیدی یا برای شروع لخته سازی (رسوب) استفاده کرد.

پلی الکترولیت ها همچنین می توانند برای انتقال بار سطحی به ذرات خنثی نیز استفاده شوند. بنابراین اغلب به عنوان غلیظ کننده، امولسیفایر، نرم کننده، لخته ساز و حتی کاهش دهنده کشش سطحی در صنایع استفاده می شوند. این ترکیبات در تصفیه آب و برای بازیافت روغن نیز استفاده می شوند. این ترکیبات در بسیاری از محصولات بهداشتی و آرایشی برای بهبود کارایی مورد استفاده قرار می گیرند.

در صنایع غذایی پلی الکترولیت ها، کاربرد های بسیار زیادی دارند. برخی از پلی الکترولیت هایی موجود در مواد غذایی عبارتند از: پکتین، کاراگینان، آلژینات ها، پلی وینیل پیرولیدون و کربوکسی متیل سلولز.

کاربردهای این ترکیبات در بیوشیمیایی و پزشکی نیز در حال بررسی است. در حال حاضر تحقیقات زیادی در مورد استفاده از پلی الکترولیت های زیست سازگار برای پوشش های ایمپلنت، انتشار کنترل شده دارو و سایر کاربردها در حال انجام است.