Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛАТИНЫ

Азизов И.К. 1 Ципинова А.Х. 1 Шериева Э.Х. 1
1 ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
В связи с тем что актуальность применения желатины при изготовлении фотографических эмульсий на основе галогенидов серебра не уменьшилась, проведены исследования физико-химических свойств инертных, малоактивных желатин, не содержащихся ионов кальция, с помощью атомно-силового микроскопа и рентгенофлуоресцентного анализатора Спектроскан МАКС – GV. Проведен анализ поверхностных свойств желатин в зависимости от содержания в них различных примесей. Показано, что частицы дисперсной фазы соединены между собой в рыхлую пространственную сетку, которая содержит в своих ячейках дисперсную среду, лишая текучести систему в целом, при 15–20?°С достигают прочности, характерной для длительного хранения, приблизительно за 24 часа. В соответствии с теорией эластичности резины прочность геля пропорциональна концентрации эффективных поперечных связей. В литературе имеются данные в пользу того, что после гелеобразования образуются кристаллиты с коллагенной структурой. Изучая параметры высушенных участков желатиновых плёнок, с помощью атомно-силового микроскопа обнаружили, что в инертных желатинах содержится больше кристаллитов, чем в желатинах без кальция и малоактивных. Рентгенофлуоресцентный анализ показал, что содержание примесей больше в желатинах без кальция и малоактивных. Примеси, содержащиеся в желатинах, препятствуют возникновению коллагеновых кристаллитов.
желатина
эмульсия
фракция
атомно-силовой микроскоп
фотографическая активность
1. Азизов И.К., Карданова З.И., Ципинова А.Х., Эржибова Ф.А. «О роли фотографической желатины, в формировании светочувствительности микрокристаллов галогенидов серебра» // Журнал «Фундаментальные исследования». – 2015. – № 2–16. – С. 3518–3522.
2. Азизов И.К., Карданова З.И., Ципинова А.Х. «Механизм ортохроматической спектральной сенсибилизаций микрокристалла галогенида серебра в желатиновой матрице». Известия РАН, Серия физическая. – 2012. – том 76, № 13.
3. Вундерлих Б. Физика макромолекул. Т. 1. – Мир, 1978. – 624 с.
4. Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Статистическая физика макромолекул. – М.: Наука, 1989.
5. Harrington W.F., P.H. von Hippel, in «Advances in ProteinChemistry», vol. Academic Press, Inc., New York, 1961. – Р. 1.

Желатина на сегодняшний день является незаменимой средой для изготовления фотографических эмульсий на основе галогенидов серебра. Как известно, основные свойства желатины обусловлены примесями, которые влияют на формирование светочувствительности эмульсии. Примеси (в основном это серосодержащие соединения) влияют на размеры и морфологию МК AgHal [1].

Ранее [2] нами были проведены исследования зависимости фотографической активности желатин от фракции. Были получены определенные закономерности, связанные с содержанием серы в желатинах и их фотографической активностью.

В данной работе приведены исследования различных типов желатин, а именно, инертных, малоактивных и желатин, не содержащих ионов кальция, с помощью атомно-силового микроскопа и рентгенофлюоресцентного анализатора Спектроскан МАКС-GV.

Материалы и методы исследования

Для исследования мы выбрали наиболее интересные, на наш взгляд, инертную желатину (желатина, максимально очищенная от всех примесей), желатину без Са2+, малоактивную желатину.

Для получения сравнимых результатов брали шестипроцентные водные растворы всех перечисленных желатин. Поливали растворы желатин тонкой струёй на стеклянную подложку с одинаковой площадью, объемом и температурой раствора и подложки, для получения одинаковых толщин образцов. Высушивали в естественных условиях в специальных ячейках.

Результаты исследования и их обсуждение

Поскольку макромолекула желатины достаточно длинная, то вероятность того, что она полностью ляжет на подложку, мала, она укладывается так, что её соседние участки остаются параллельными друг другу. Таким образом, главной особенностью полимерной, в том числе и биологической молекулы является их способность образовывать пластинчатые монокристаллы путём многократного складывания цепей. В отличие от кристалла неорганического соединения в полимерном кристаллите наряду с упорядоченными участками есть и аморфные области. Полимерные кристаллиты образуются из сложенных и вытянутых цепей.

Исследования показали (рис. 1, 2, 3), что поверхности образцов желатин очень неоднородные.

az1.tif

Рис. 1. Фотография поверхности инертной желатины, полученной с помощью атомно-силового микроскопа

az2.tif

Рис. 2. Фотография поверхности желатины без Са2+, полученной с помощью атомно-силового микроскопа

az3.tif

Рис. 3. Фотография поверхности малоактивной желатины, полученной с помощью атомно-силового микроскопа

Когда желатиновые растворы охлаждаются до температуры ниже 30 °С, они начинают обнаруживать свойство прочности. Студенистые тела, механические свойства которых в большей или меньшей степени подобны механическим свойствам твердых тел. Частицы дисперсной фазы соединены между собой в рыхлую пространственную сетку, которая содержит в своих ячейках дисперсную среду, лишая текучести систему в целом, при 15–20 °С достигают прочности, характерной для длительного хранения, приблизительно за 24 часа.

Предельная прочность геля зависит от типа сырья и способа получения желатин и не может быть предсказана на основе измерений, сделанных на молекулярно-диспергированных образцах. Желатиновые гели по своим эластичным свойствам подобны резине – такого поведения можно было бы ожидать от бесконечных сетей, образованных длинными цепями молекул, соединенными между собой ограниченным числом поперечных связей. В соответствии с теорией эластичности резины, прочность геля пропорциональна концентрации эффективных поперечных связей. Природа поперечных связей является предметом множества предположений [3, 4]. В литературе имеются данные в пользу того, что после гелеобразования образуются кристаллиты с коллагенной структурой. Изучая параметры высушенных участков желатиновых плёнок, с помощью атомно-силового микроскопа, мы обнаружили, что в инертных желатинах содержатся больше кристаллитов, чем в желатинах без Са2+ и малоактивных.

Величина этих элементарных кристаллитов, по расчётам Мейера и Марка [5] (10,3х7,9х8,35) ангстрем. В каждом таком кристаллите, надо предполагать, содержится от 500 до 1000 молекул. Полученные нами результаты (рис. 2, 3) подтверждают эти расчеты.

Размеры кристаллитов образованных в желатинах имеют такие же параметры, как и в расчетах Мейера и Марка [5]. Это означает, что эффективных поперечных связей в инертных желатинах больше чем в желатинах без кальция и малоактивных.

Наши рассуждения подтверждаются данными, полученными с помощью рентгенофлюоресцентного спектрального анализа, образцов желатин, на установке Спектроскан МАКС – GV.

На рис. 4 представлена спектрограмма инертной желатины, из которой видно, что содержание примесей минимально и при том содержится только фотографически активное вещество сера.

az4.tif

Рис. 4. Спектрограмма инертной желатины, снятой с помощью рентгенофлюоресцентного анализатора

az5.tif

Рис. 5. Фрагмент спектрограммы малоактивной желатины, полученной с помощью рентгенофлюоресцентного анализатора

На рис. 5 видно, что малоактивная желатина содержит в большом количестве кальций, а также железо, свинец и медь, которые эффективно влияют на процесс образования кристаллитов, в сторону их уменьшения, за счет занятия поперечных связей примесями, чем больше примесей, тем больше занятых поперечных связей.

Нами найдена определенная корреляция фотографической активности желатины и количества кристаллитов в них. Это необходимо учесть при изготовлении светочувствительных материалов на основе желатины и галогенидов серебра.


Библиографическая ссылка

Азизов И.К., Ципинова А.Х., Шериева Э.Х. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛАТИНЫ // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 8-1. – С. 9-12;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36092 (дата обращения: 20.05.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674