高分子に詳しい方お願いします。

質問

重合度500のPVAと重合度2000のPVAそれぞれ3gを100mlの熱水に溶かしたものに、4%のホウ酸溶液を15ml混ぜてゲルを作るという操作を行ったのですが、重合度が500のPVAではゲルになりませんでした。これは一体なぜなのでしょうか。
あと、PVAゲルの構造式がわからないのですが、PVAゲルとPVAの構造式はもちろん異なりますよね？どこが違うのか教えてください。
お願いします。

回答No.2

kagakusuki · ベストアンサー

PVAとは、ポリビニルアルコールの略称で、直線状の飽和炭化水素の炭素鎖を構成している炭素原子の中の、1つ置きの炭素原子に結合している水素原子の片方が、水酸基が水素と置換している構造をしています。

【参考URL】
　ポリビニルアルコール - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9D%E3%83%AA%E3%83%93%E3%83%8B%E3%83%AB%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B3%E3%83%BC%E3%83%AB

　一方、ホウ酸が水中で電解して出来るホウ酸イオンは、ホウ素原子に4つの水酸基が結合した構造をしています。

【参考URL】
　Tetrahydroxyborate - Wikipedia
　　http://en.wikipedia.org/wiki/index.html?curid=8635577

　以下のサイトに拠りますと、ポリビニルアルコールとホウ酸の水溶液中では、ポリビニルアルコールの水酸基と、ホウ酸イオンの水酸基が、水素結合によって結びついてエステルとなる事で、多数のポリビニルアルコール分子が架橋（複数の高分子同士が結合）する事で、（分子レベルとしては）巨大な3次元の網の目状の構造を形成するため、液体であったものが固まります。

【参考URL】
　放課後化学講義室 > スライムを作ろう！
　　http://chemieaula.web.fc2.com/lecture/slime.html

　ポリビニルアルコールとホウ酸の水素結合は弱いため、容易に外れて、新たに別の水素結合に繋ぎ変わったりするため、完全な塊とはならず、適度な流動性が保持されるらしいです。

【参考URL】
　なべのさかやき > スライムをつくる
　　http://www.tsuyama.net/zakki/060114.html

　以下は私の憶測になりますが、ポリビニルアルコールの水酸基と、ホウ酸イオンの水酸基が、水素結合によって結びついてエステルとなると言っても、ポリビニルアルコールの水酸基の全てが水素結合に参加している訳ではなく、ポリビニルアルコール分子の中で、ホウ素イオンを介して、他のポリビニルアルコール分子と結びついている箇所は極一部に過ぎないと思われます。
　ポリビニルアルコール分子が結び付いて、流動性が制限される程の、網の目状の巨大な構造を形成するためには、非常に数多くの分子が結び付く必要があります。
　しかし、ポリビニルアルコール分子の重合度が低い場合、水素結合をしている箇所の数が少ないため、1個の分子が別の分子と、複数個所で水素結合をしている確率が低くなると思います。
　そのため、重合度が低いポリビニルアルコール分子では、網の目状の構造が大きくなり難いという可能性がある上に、1ヶ所で水素結合が外れただけで、形成された網の目状の構造が千切れてしまう確率が高くなる可能性もあるのではないかと思います。
　架橋によって結びついた分子の集団が小さければ、流動性に対する影響も小さくなるため、重合度の低いポリビニルアルコールはゲル状にならないのかも知れません。

お礼

わかりやすいご説明有難うございました。

回答No.1

Tacosan

重合度 500 の PVA で, ゲルにならず何になったの?

後半については, PVA が多価アルコールとみなせることから「2価アルコールとホウ酸の反応」を探してみるといいんじゃないだろうか.

補足

重合度2000の方は、ホウ酸溶液を入れた瞬間スライムのようなゲルになったんですが、重合度500の方は何にもならず、さらさらな液体のままでした。
この重合度の違いが関係しているのはわかるのですが、詳しい理由がわかりません。

探してみます。有難うございます。