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9第九章 胶体分散系


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二、高分子化合物溶液的性质

高分子化合物溶液中,溶质和溶剂有较强的亲和力 ,两者之间有没有界面存在,属均相分散系。由于 在高分子溶液中,分散质粒子已进入胶体范围(1100nm),因此,高分子化合物溶液也被列入胶体 体系。它具有胶体体系的某些性质,如扩散速度小 ,分散质粒子不能透过半透膜等,但同时也具有自 己的特征。

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C:溶剂化的稳定作用 溶胶的吸附层和扩散层的离子都是水化的(如为非 水溶剂,则是溶剂化的),在水化膜保护下,胶粒 较难因碰撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚,胶粒就 越稳定。 (2)溶胶的聚沉 胶体具有巨大的表面积,体系界面能高,胶粒间的 碰撞有使其自发聚集的趋势。减弱或消除胶粒的电 荷,可以促使胶粒聚集成较大的颗粒,这个过程称 为凝聚,当分散相粒子增大到布朗运动克服不了的 重力的作用时,最后从介质中沉淀析出的现象称聚 沉。
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Fe(OH)3胶粒包括胶核(设为m个Fe(OH)3分子组 成)和吸附层。胶粒和扩散层合称为胶团,胶团 分散在介质中乃是胶体体系。
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2. 溶胶的稳定与沉降
(1)影响溶胶稳定性的因素 • A:溶胶动力稳定因素 • Brown 运动:溶胶的胶粒的直径很小,Brown 运动 剧烈,能克服重力引起的沉降作用。 • B:溶胶的电学稳定作用 同一种溶胶的胶粒带有相同电荷,当彼此接近时, 由于静电作用相互排斥而分开。胶粒荷电量越多, 胶粒之间静电斥力就越大,溶胶就越稳定。胶粒带 电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因。
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A:电解质对溶胶的聚沉作用
在溶胶中加入易溶强电解质,将使更多的反离子进 入吸附层,减少了胶粒所带电荷,使水化膜变薄, 使胶粒的布朗运动足以克服胶粒之间的静电斥力, 导致胶粒在相互碰撞时可能聚集合并变大,最终从 溶胶中聚沉下来。
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电解质对溶胶的聚沉规律为:
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分子分散系也称溶液。通常所说的溶液是指液 态溶液,常把分散相称为溶质,把分散介质称为溶 剂。 胶体分散系又可分为溶胶和高分子溶液。 溶胶的分散相粒子是由许多小分子或小离子聚 集而成,溶胶是高度分散的非均相系统,较不稳定 。 高分子溶液的分散相粒子是单个大分子或大离 子,高分子溶液很稳定,属于均相系统。 粗分散系包括悬浊液和乳浊液。 悬浊液是固体小颗粒分散在液体介质中形成的 粗分散系。 乳浊液是液体小液滴分散在另一种液体中形成 的粗分散系。 医学化学

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3. 电学性质
(1)电泳: • 在电场作用下,胶粒质 点在分散介质中的定向 移动称为电泳 。从电 泳方向可以判断胶粒所 带的电荷。 • 负溶胶:胶粒带负电 • 正溶胶:胶粒带正电

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(2)胶粒带电的原因 胶核的选择吸附:胶核的比表面很大,很容易吸 附溶液中的离子。实验表明,与胶粒具有相同组 成的离子优先被吸附。 胶粒表面分子的解离:胶粒与溶液中的分散介质 接触时,表面分子发生解离,有一种离子进入溶 液,而使胶粒带电。例如,硅酸溶胶的胶粒是由 很多 xSiO2· yH2O 分子组成的表面上的 H2SiO3 分 子在水分子作用下发生解离:
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盐析效应的特点是,同价同符号的不同离子,对 盐析效应的能力不一样。 已发现各种盐的盐析能力,其阴离子的能力 有如下次序: 1/2SO42->OAc->Cl->NO2->Br->I->CNS其阳离子则有如下次序: Li+>Na+>K+>NH4+>1/2Mg2+
盐析作用的实质,主要是高分子化合物与溶剂(水)间的相 互作用被破坏,盐的加入使高分子化合物分子脱溶剂化。盐 的加入还使一部分溶剂(水)与它们形成溶剂(水)化离子, 致使这部分溶剂(水)失去溶解高分子化合物的性能。溶剂 (水)被电解质夺去,高分子化合物沉淀析出。所以盐类的 水化作用越强,其盐析作用也越强。上述离子盐析能力顺序, 实质上反映了离子水化程度大小的次序。
扩散和沉降:
溶胶的分散相粒子由于 Brown 运动,能自动地从 浓度较高处移向浓度较低处,这种现象称为扩散。 在生物体内,扩散是物质输送或物质分子通过细胞 膜的推动力之一。 • 溶胶在放置过程中,密度大于分散介质的胶粒,在 重力作用下要沉降下来;但另一方面由于胶粒的 Brown 运动引起的扩散作用又力图促使浓度均一。 当上述两种方向相反的作用达到平衡时,越靠近容 器的底部,单位体积溶液中的胶粒的数目越多;越 靠近容器的上方,单位体积溶胶中的胶粒的数目越 少,形成了一定的浓度梯度,这种现象称为沉降平 衡。
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B:异电溶胶的相互聚沉
将胶粒带相反电荷的两种溶胶混合,也会产生聚 沉现象。与电解质的聚沉作用不同的是,只有当 两种溶胶的胶粒所带电荷完全中和时,才会完全 聚沉;否则,可能聚沉不完全,甚至不聚沉。 明矾净水:天然水中的胶体粒子是带负电的, 明矾中硫酸铝水解产物Al(OH)3是正溶胶,混 合后发生相互聚沉,产生净化水的作用。 (3)有机化合物的离子(如脂肪酸盐和聚酰胺类 化合物的离子)都有较强的聚沉能力,能有效地破 坏溶胶使之聚沉。 医学化学

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三. 溶胶的性质
1. 光学性质 • Tyndall 现象 • 1869 年,英国物理学家 Tyndall发现:在暗室 中让一束会聚的光通过溶胶,在与光束垂直的方向 上可以看到一个圆锥形光柱,这种现象就称为 Tyndall 现象。溶胶的分散相粒子的直径在1~100 nm之间,小于可见光的波长(400~700nm),因此 当光通过溶胶时发生明显的散射作用,产生 Tyndall 现象。
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1. 稳定性
高分子化合物溶液属均相分散系,可长期放置而不 沉淀。在稳定性方面它与真溶液相似。 • 另外,由于高分子化合物具有许多亲水基团(如OH,-COOH,-NH2等),当其溶解在水中时,其 亲水基团与水分子结合,在高分子化合物表面形成 了一层水化膜,使分散质粒子不易靠近,增加了体 系的稳定性。
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第一节 分散系
一. 基本概念 物质分布的一个十分重要的普遍现象就是高度分散 性。 分散体系:一种或几种物质以或大或小的粒子分散 在另一种物质中所形成的体系称为分散体系,简称 分散系。 分散相:分散系中被分散的物质称为分散相。 分散介质:分散系中容纳分散相的物质称为分散介 质。
(1)电解质对溶胶的聚沉作用,主要是由与胶粒 带相反电荷的离子(反离子)引起的。反离子所带 电荷越多,其聚沉能力越大,聚沉值就越小。 • (2)带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近,但 也略有不同。对负溶胶来说,其聚沉能力的相对大 小为: Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+ 对正溶胶来说,其聚沉能力的相对大小为: Cl->Br->NO3->I•
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第四节 高分子化合物溶液
一、高分子化合物的概念 • 相对分子质量大于或等于104的物质,称为高分子 化合物。 • 高分子化合物在医药上的应用非常广泛:蛋白质, 核酸,糖原,淀粉,纤维素等都是天然高分子化合 物。 • 高分子化合物是由一种或几种简单化合物(称单体 )交联而成,这些结构单元重复地结合而成为长链 的高分子化合物。
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二. 胶体分散系的基本特征
1. 胶体分散系是物质的一种特殊状态 • 胶体不是一类物质,而是几乎任何物质都可能存在 的一种特殊状态。 • 2. 胶体分散系是多相体系 • 胶体体系因高度分散而存在巨大的相界面,该体系 具有三大特征:高分散性,多相性,热力学不稳定 性。 • 高分子溶液是胶体研究的重要内容,但高分子溶液 是单相的真溶液,没有相界面存在,属热力学稳定 体系。
H 2SiO3 SiO +2H
2_ 3 +
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(2)电渗
把溶胶充满多孔性隔膜,胶粒被吸附而固定,由于 整个溶胶是电中性的,介质带与胶粒相反的电荷, 这时在外电场作用下,液体介质将通过多孔隔膜向 与介质电荷相反的电极方向移动,这种在电场中固 相不动而液相反向移动的现象,称为电渗。 • 电泳和电渗都是由于分散相和分散介质作相对运动 时产生的电动现象。电泳技术在氨基酸,多肽,蛋 白质及核酸等物质的分离和鉴定方面有广泛的应用 。

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2. 动力学性质
Brown 运动 • 溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则 的折线运动,这种运动称为 Brown运动。

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胶粒的 Brown 运动是由于胶粒受到处于不停运动 的分散介质分子撞击,其合力不为零而引起的。由 布朗运动表现出与胶体粒子运动有关的性质,称为 胶体的动力学性质,如:扩散,渗透,沉降等。 上页 下页 回主目录 返回 医学化学

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2. 粘度
粘度:液体的一部分流过其他一部分所受到的阻力 叫粘度。高分子化合物溶液的粘度比一般溶液或溶 胶大得多,高分子化合物溶液的高粘度与它的特殊 结构有关。 • 高分子化合物常形成线形、枝状或网状结构,这种 伸展着的大分子在溶剂中的行动困难,枝状、网状 结构牵制溶剂,使部分液体失去流动性,自由液体 量减少,故表现为高粘度。由于粘度与粒子的大小 、形状及溶剂化程度直接相关,所以测定蛋白质溶 液的粘度就能推知蛋白质分子的形状和大小。
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