Chitosan의 다전해질적 성질에 관한 연구

Abstract

Chitosan molecules dissolved in HCl have an ionized amine group per saccharide unit. Chitosan exhibits typical polyelectrolytic phenomena revealed in acid-base equilibrium, viscosity, and chitosan-metal ion interaction. The pronounced polyelectrolytic character of chitosan compared to other polyelectrolytes was attributed to the strong electrostatic repulsion between closely locating charged amine group. The pK_(a) value of protonated amine group of chitosan in water was 6.1, where as the same of D-glucosamine which is monomer of chitosan was determined to be 7.8. Little difference in titration behaviors between chitosan and chitosan-Cu^(++) solutions was observed up to pH 4.6, but further addition of alkali in chitosan-Cu^(++) solution did not change the pH value showing marked difference from pure chitosan solution. The later phenomenun was interpreted as cooperative binding of Cu^(++) to amine group via intermolecular or intramolecular chelation with not less than 2 amine to Cu^(++) ratio. The reduced viscosity values of chitosan solution depend strongly on the amount of salt concentration present and pH values of the solution. The increase of viscosity with decreasing pH was attributed to chain expansion of chitosan molecule between charged amine groups. The dependence of intrinsic viscosity of ionic strength shows good agreement with theory of Hermans, which relates: [η]α(1/√(μ));HCI에 용해된 chitosan 분자는 saccharide 단위당 이온화된 aminerl를 가지고 있다. chitosan은 산-염기 평형, 점성도, 금속이온과의 상호 작용에서 전형적인 다전해질 현상을 보여준다. 다른 다전해질과 비교되는 chitosan의 뚜렷한 다전해질적 성질은 전하를 띠고, 이웃하여 amine기 사이의 강한 정전기적 반발력에 기인한다. 수용액에서 chitosan의 이온화된 aminerl의 p^(Ka)값은 6.1이고, 반면에 chitosan의 monomer인 D-glucosamine의 p^(Ka)값은 7.8이다. chitosan과 chitosan-Cu^(++) 용액의 적정 곡선에서 PH∼4.6까지는 별 차이가 없으나, chitosan-Cu^(++) 용액에 그 이상의 알칼리를 가하면 순수한 chitosan용액과는 다르게 pH가 변하지 않는 현상이 관찰되었다. 이런 현상은 aminerl와 Cu^(++)과의 분자간 또는 분자내 결합이 협동적(cooperative)이며, Cu^(++)과 aminerl의 비는 2보다 큰 것으로 해석된다. chitosan의 환산 점성도는 첨가된 염의 농도와 용액의 pH에 크게 의존한다. pH가 감소함에 따라 점성도가 증가하는 것은 전하를 띤 amine기 사이에 정전기적 반발력이 증가하여 chitosan분자가 팽창하는 것에 기인된다. 본성 점성도와 이온 강도와의 관계는 Hermans의 이론과 잘 일치함을 보여준다. 즉, [η] α(1/√(μ))이다.