Vol.05　高分子の極性

なぜ紙は水が付くとすぐ破れるんですか？

• 昨日の晩、縁日に行って、金魚すくいみたら懐かしくなってついやったんです。最近１回５００円もするんですよ。ところがもう少しのところでポイに穴が開いて、辛そうにしてたらおじさんが１匹くれたんです。今大きめのコップに入れて飼ってます。あっ、今日エサ買って帰らないと。

  

• ポイは紙で、セルロースという植物由来の高分子です。水さえなければある程度重いものでも乗せられますが、少しでも水が付くと著しく強度が低下して金魚１匹でも破れます。

• 何となくイメージ通りですが・・・、紙は水に溶けるから・・・ですか？

• 高分子は親水性か疎水性に分かれます。親水性は水がくっつきやすい、疎水性はくっつきにくい性質です。どちらになるかは高分子の極性が関係します。

• 極性って、共有結合の結合間で電荷が電気陰性度の大きい方の原子に引張られて偏ってプラスとマイナスに分かれる程度でしたよね。やっぱり電気かー。

  

• 電気です。セルロースはグルコースという分子がつながった高分子です。１つのグルコース単位には水酸基（-OH）と呼ばれる極性の強い部分が３つ付いています。乾いた紙はこの水酸基が水素結合で引き合ったガラス状態で、Ｔｇが３００℃、高耐熱で高強度の材料です。極性か強い部分がたくさんある高分子が親水性高分子です。親水性高分子は必ずしも水に溶けるわけではなく、むしろ溶けないものが多いです。その高分子に水分子がくっつきやすいかそうでないかが分かれ目です。またここからが親水性高分子で・・・という明確な基準もありません。

  

   水がくっつきやすい親水性高分子のセルロースは、水酸基に水がくっつきます（水和）。このため高分子間で働いていた水素結合がなくなり、引き合う力が著しく低下し、強度が落ちます。

  

• なるほど。じゃあ疎水性高分子が水に触れるとどうなるんですか？

• 疎水性高分子は極性が小さく、水が電気的にくっつきません。例えば金魚袋はポリエチレンで疎水性高分子ですが、水をほとんど吸わず（吸水率０.０４％）防水性に優れた材料です。

• （あっ、ポリエチレンでつくったポイとすり替えると・・・。）