Химики разобрались во влиянии анионов на растворимость полимеров
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. Работа опубликована в журнале Nature.
Одной из первых попыток систематизации исследований влияния растворов солей на макромолекулы была публикация рядов Хоффмайстера в XIX веке. В них ионы располагались в соответствии со способностью высаливать белки из раствора. Ряд анионов начинался с сильно координирующих частиц, таких как фторид (F-) или сульфат (SO42-), а слабо координирующие частицы (например, тиоцианат SCN-) оказывались в конце ряда. И несмотря на то, что влияние ионов на растворы макромолекул с тех пор подробно изучалось, закономерности, стоящие за таким порядком расположения ионов в рядах, оставались невыясненными.
Кроме того, известно, что присутствие слабо координирующих анионов в растворе может значительно улучшать растворимость макромолекул. В случае же малых молекул растворимость часто ухудшается. Различные теории, объясняющие причины таких изменений растворимости, были предложены на основе компьютерных симуляций, но все еще не были проверены экспериментально.
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,