Polyelektrolyt

Polyelektrolyte bestehen aus einem Makroion, welches ketten- oder seitenständige, fest gebundene Ladungen trägt und seinen niedermolekularen Gegenionen, welche die Elektroneutralität des gesamten Moleküls bewirken. Sie sind in der Regel wasserlöslich, da Wasser ein gutes Lösungsmittel für geladene Teilchen ist.

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Man kann zwischen starken Polyelektrolyten, die eine permanente, vom pH-Wert der Lösung unabhängige Ladung tragen, und schwachen Polyelektrolyten, deren Dissoziationsgrad vom pH-Wert der Lösung abhängt, unterscheiden. Beispiele für starke Polyelektrolyte sind Natrium-Polystyrolsulfonat (anionisch) oder Poly-Diallyldimethyl-ammoniumchlorid (kationisch), Vertreter der schwachen Polyelektrolyte sind Polyacrylsäure (sauer) oder Polyethylenimin (basisch). Die Eigenschaften einer Polyelektrolytlösung werden größtenteils von den abstoßenden Wechselwirkungen der gleichgeladenen Gruppen an der Polymerkette bestimmt.

Ein typisches Beispiel hierfür ist das Viskositätsverhalten von salzfreien Polyelektrolytlösungen. Während die Viskosität neutraler Polymerlösungen mit zunehmender Verdünnung linear abfällt, zeigen Polyelektrolytlösungen einen Anstieg der Viskosität. Man erklärt dies mit einer zunehmenden Versteifung des Polymeren durch die Abstoßung der gleichgeladenen Gruppen, da bei fallender Konzentration die Ionenstärke der Lösung abnimmt und damit die Ladungen schlechter abgeschirmt werden. Dieser Effekt ist als Polyelektrolyteffekt bekannt.

Ein weiteres starkes Polyelektrolyt ist das DNA-Molekül.