полнотекстовый ресурс

Влияние дубления на прочность коллагеновых пучков при их растяжении 33
маскируется вследствие изменений поперечного сечения образцов,
а также их внутрнструктурнои склейки (то есть образования дополнительных
межмолекулярных связей) и других осложнений [1, 71,
76, 77]. По этим данным дубление пучков приводит даже к уменьшению
предела их прочности при растяжении в высушенном состоянии,
выраженного в кГ/мм2.
Повышение прочности высокомолекулярных материалов в результате
образования межструктурных мостиков происходит не
только при дублении, но и в других случаях, например при вулканизации
каучука [25]. Б. А. Догадкин указывает, что и в этом процессе
увеличение числа межмолекулярных мостиков выше определенного
оптимума приводит к снижению прочности резины [25].
Величины предела разрывной прочности коллагеновых пучков,
определенные различными исследователями, колеблются от 15 до
80 кГ/мм2 (в опытах А. А. Пчелина и Э. И. Гинзбург для самых
тонких пучков) [69]. Эти цифры можно сопоставить с теоретической
прочностью, которую удается рассчитать, исходя из данных о прочности
химической связи между атомами в молекуле коллагена.
Для этого расчета допустим, что через всю длину образца проходят
одни и те же параллельно расположенные белковые молекулы,
не взаимодействующие между собой. Результаты рентгеновского
структурного анализа показывают, что поперечник одной такой
молекулы равен 10,0 X 4,6 = 46А2 [14]. В пучке сечением 1 мм2
находится 2,2 X Ю12 таких молекулярных цепей, расположенных
друг возле друга, параллельно оси пучка. Разрыв молекулы белка
должен происходить по месту наиболее слабой междуатомной
связи. В белковой молекулярной цепочке он будет происходить по
месту пептидной связи, энергия которой равна 7500 кал на 1 моль
[78]. Это значит, что энергия разрыва одной молекулярной цепочки
7500 , г,,- , л -2о __, . . •
коллагена составляет—т у - = 1 ,2 5 '1 0 к а л (Л/ — число Авогадро),
или 5,4 • Ю-13 эрг (1 эрг— 2,3887 • 10~8 к а л). Эта работа произведена
силой, раздвигающей связанные между собой группы С = 0
и N — Н на такое расстояние, чтобы взаимодействие между ними
прекратилось. Известно, что сила ковалентной связи в молекулах
быстро падает с увеличением расстояния между атомами. Д ва таких
атома, удаленные друг от друга на 4 А, уже не взаимодействуют.
Расстояние между центрами тяжести атомов азота и углерода пептидной
связи в белке равно 1,3 А [14].
Это значит, что для разрыва пептидной связи нужно отодвинуть
друг от друга группы С = 0 и N — Н на 2,7 А.
Условно примем, что при таком раздвижении атомов сила связи
млжду ними будет уменьшаться от максимальной величины до нуля
обратно пропорционально расстоянию.
Так как работа равна произведению силы на путь, она может
быть в данном случае изображена в виде площади прямоугольного
треугольника, один из катетов которого равен искомой силе разрыва
3 А. Н. Михайлов