第4章膠體溶液(新)

1、醫(yī)用化學(xué)醫(yī)用化學(xué)主編 薛會君 劉德云普通高等教育國家級“十一五”規(guī)劃教材第4章 膠體溶液科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社1. 了解分散系的概念和分類了解分散系的概念和分類2. 掌握膠體的基本概念掌握膠體的基本概念3. 掌握溶膠的基本性質(zhì)掌握溶膠的基本性質(zhì)4. 了解高分子溶液的基本特性、對膠體的保護(hù)作用了解高分子溶液的基本特性、對膠體的保護(hù)作用學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社第第1節(jié)分散系節(jié)分散系一、分散系的概念一、分散系的概念一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)里所形成的體系稱為一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)里所形成的體系稱為分

2、散系。分散系。 分散系分散系分散質(zhì)（分散相分散質(zhì)（分散相 ） ：被分散的物質(zhì)：被分散的物質(zhì) 分散劑分散劑 （分散介質(zhì)（分散介質(zhì) ） ：容納分散質(zhì)的物質(zhì)：容納分散質(zhì)的物質(zhì) 醫(yī)藥上用的各種注射液、合劑、洗劑、乳劑、氣霧劑醫(yī)藥上用的各種注射液、合劑、洗劑、乳劑、氣霧劑都是分散系。都是分散系?？茖W(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社二、分散系的分類二、分散系的分類分散系分為分散系分為均相均相(單相單相)分散系：只含有一個(gè)相的分散系分散系：只含有一個(gè)相的分散系 非均相(多相)分散系 ：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上相的分散系 根據(jù)分散相和分散介質(zhì)之間是否有界面存在，根據(jù)分散相和分散介質(zhì)之間是否有

3、界面存在， 按照分散相粒子的大小按照分散相粒子的大小(粒子直徑粒子直徑)不同，不同，分散系分為分散系分為分子（離子）分散系分子（離子）分散系 膠體分散系膠體分散系 粗分散系粗分散系 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社 表4-1 分散系的分類分散相粒子大小分散系類型分散相粒子組成一般性質(zhì)實(shí)例1nm分子、離子分散系（真溶液）低分子或離子均相，穩(wěn)定體系，分散相粒子擴(kuò)散快，能透過濾紙、半透膜，形成真溶液生理鹽水、醫(yī)用酒精、蔗糖等水溶液1nm100nm膠體分散系溶膠膠粒（原子或分子離子的聚集體）非均相，不穩(wěn)定體系，分散相粒子擴(kuò)散速度慢，不能透過半透膜，能透過濾紙氫氧化鐵、硫化砷

4、、碘化銀及金、銀、硫等單質(zhì)、溶膠高分子溶液有機(jī)大分子均相，穩(wěn)定體系，分散相粒子擴(kuò)散慢，不能透過半透膜，能透過濾紙，形成真溶液蛋白質(zhì)，核酸等水溶液 100nm粗分散系懸濁液固體粒子非均相，不穩(wěn)定體系，分散相粒子擴(kuò)散速度很慢或不擴(kuò)散，較快地下沉，不能透過濾紙和半透膜泥漿乳狀液液體小滴乳汁、豆?jié){科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社第第2節(jié)溶膠節(jié)溶膠溶膠的基本特性 ：多相性、高度分散性和不穩(wěn)定性 一、溶膠的性質(zhì)一、溶膠的性質(zhì) 1. 溶膠的光學(xué)性質(zhì)溶膠的光學(xué)性質(zhì)-丁鐸爾現(xiàn)象丁鐸爾現(xiàn)象 在暗室中讓一束經(jīng)聚集的強(qiáng)光通過溶膠時(shí)，從垂直于入射光前進(jìn)的方向觀察：膠體溶液中出現(xiàn)一個(gè)錐形混濁發(fā)

5、亮的光柱 。稱為丁鐸爾現(xiàn)象（或乳光現(xiàn)象） 膠體體系丁鐸爾現(xiàn)象最明顯，是膠體溶液的重要特征。因此利用丁鐸爾現(xiàn)象，常可以區(qū)別溶膠與真溶液、懸濁液和高分子液。 真溶液真溶液膠體溶液膠體溶液圖4-1 溶膠的丁鐸爾現(xiàn)象示意圖 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社丁鐸爾現(xiàn)象丁鐸爾現(xiàn)象CuSO4溶液溶液Fe(OH)3膠體溶液膠體溶液光亮的通路光亮的通路科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社樹林中的晨曦、雨后彩虹都是丁鐸爾現(xiàn)象樹林中的晨曦、雨后彩虹都是丁鐸爾現(xiàn)象科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社2. 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)（1）

6、布朗運(yùn)動(dòng) ：溶膠的膠粒在介質(zhì)中不停地作不定向的、無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。膠粒質(zhì)量越小，溫度越高，運(yùn)動(dòng)速度越快，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈。 運(yùn)動(dòng)著的膠粒可使其本身不下沉，因而是溶膠的一個(gè)穩(wěn)定因素，即溶膠具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定因素。 圖圖4-2 溶膠粒子的布朗運(yùn)動(dòng)溶膠粒子的布朗運(yùn)動(dòng)科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社（2）擴(kuò)散與滲透）擴(kuò)散與滲透 當(dāng)溶膠中的膠粒存在濃度差時(shí)，膠粒將從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域遷移。 膠粒越小，溫度越高，溶膠粘度越小，越容易擴(kuò)散。 膠粒的擴(kuò)散，能透過濾紙，但不能透過半透膜。 【鏈接】 血液透析 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社（3） 沉降沉

7、降 分散系中的溶膠粒子受重力作用逐漸下沉的現(xiàn)象。 沉降平衡 ：當(dāng)擴(kuò)散和沉降這兩種相反作用的速度相等時(shí)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 。 平衡時(shí)，膠粒的濃度從上到下逐漸增大，形成一個(gè)穩(wěn)定的濃度梯度。 為了加速沉降平衡的建立，使用超速離心機(jī)，在比地球引力大1萬100萬倍離心力的作用下，可使溶膠或蛋白質(zhì)溶液的膠粒迅速沉降。目前超速離心機(jī)廣泛用于醫(yī)學(xué)研究中，以測定各種蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量及病毒的分離提純。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社3溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì) （1）電泳：）電泳：在外電場作用下，膠粒在液相介質(zhì)中定向移動(dòng)的現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：在一U形管中注入紅棕色的Fe(OH)

8、3溶膠，小心地在兩液面上方加一層NaCl溶液（導(dǎo)電用），并使有色溶膠與NaCl溶液間有明顯界面。然后將兩個(gè)惰性電極插入NaCl溶液中，通入直流電 。 現(xiàn)象：現(xiàn)象：負(fù)極一端紅棕色的Fe(OH)3溶膠界面逐漸上升，而正極一端溶膠的界面逐漸下降 。結(jié)論：結(jié)論：Fe(OH)3溶膠的膠粒帶正電，向負(fù)極移動(dòng)。 圖圖4-3 電泳現(xiàn)象示意圖電泳現(xiàn)象示意圖 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社正溶膠正溶膠：大多數(shù)金屬氧化物、金屬氫氧化物溶膠的膠粒帶正電荷負(fù)溶膠負(fù)溶膠：大多數(shù)金屬硫化物、硅膠、金、銀、硫等溶膠的膠粒帶負(fù)電荷在臨床檢驗(yàn)中，應(yīng)用電泳法可分離血清中各種蛋白質(zhì)，為疾病的診斷提供依據(jù)

9、。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社（2）膠粒帶電的主要原因）膠粒帶電的主要原因 1）選擇性吸附）選擇性吸附 吸附正離子時(shí)，膠粒帶正電；吸附負(fù)離子時(shí)，膠粒帶負(fù)電。 膠?？偸沁x擇性地吸附與其組成相似的離子。 2）表面分子解離）表面分子解離 膠核和介質(zhì)接觸后，表面層上的分子與介質(zhì)作用而解離，其中一種離子擴(kuò)散到介質(zhì)中去，這時(shí)膠核表面便帶相反的電荷。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社二、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉二、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉 1溶膠的相對穩(wěn)定性溶膠的相對穩(wěn)定性 （1）膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)：膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)：布朗運(yùn)動(dòng)在一定程度上克服了重力對膠粒的影響，起

10、到了使其穩(wěn)定的作用 。 （2）膠粒帶同性電荷：膠粒帶同性電荷：同種溶膠的膠粒帶有同性電荷，使膠粒之間相互排斥不易聚集，帶電越多，排斥力越大，膠體越穩(wěn)定。 （3）水化膜的保護(hù)作用水化膜的保護(hù)作用 ：水化膜阻止了膠粒和帶相反電荷離子的結(jié)合。水化膜越厚，溶膠越穩(wěn)定。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社2溶膠的聚沉溶膠的聚沉 :使膠粒聚集成較大顆粒而沉淀的過程 （1）加入電解質(zhì) 因膠粒帶電荷，溶膠對電解質(zhì)十分敏感，加入少量的電解質(zhì)就能促使溶膠聚沉。 可以使溶膠聚沉的電解質(zhì)有效部分是與膠粒帶相反電荷的離子。 聚沉值聚沉值(臨界聚沉濃度臨界聚沉濃度) :指使一定量溶膠在一定時(shí)間內(nèi)

11、完全聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度，單位為 mmolL1。 聚沉能力是聚沉值的倒數(shù)，聚沉值越小，聚沉能力越大。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社（2）加入帶相反電荷的溶膠）加入帶相反電荷的溶膠 相互聚沉現(xiàn)象相互聚沉現(xiàn)象:將兩種電性相反的溶膠按適當(dāng)比例混合，因膠粒所帶電荷相反，可彼此吸引而發(fā)生聚沉。 原因：原因：由于不同電性的溶膠相互中和了彼此所帶的電荷，所以共同聚沉下來 【鏈接鏈接】 明礬凈水明礬凈水 （3）加熱：）加熱： 增加了膠粒的運(yùn)動(dòng)速度和相互碰撞機(jī)會，同時(shí)也削弱了膠核對離子的吸附作用和膠粒表面的溶劑化作用，使膠粒所帶電荷減少，水化程度降低，在碰撞時(shí)聚沉 ?？茖W(xué)出版

12、社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社第第3節(jié)高分子溶液節(jié)高分子溶液 一、高分子化合物的概念一、高分子化合物的概念 高分子化合物（又稱大分子化合物）是指相對分子質(zhì)量在1萬以上，甚至高達(dá)幾百萬的物質(zhì)。 天然高分子 化合物：合成高分子 化合物：組成人體肌肉、組織、細(xì)胞以及存在于體液中的重要物質(zhì)-蛋白質(zhì)、酶、核酸、糖原、淀粉、纖維素等 樹脂、聚乙烯塑料、合成橡膠、合成纖維等 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社 高分子化合物相對分子量雖然很大，但組成一般比較簡單，是由一種或多種小的結(jié)構(gòu)單位重復(fù)連接而成的長鏈性分子 。鏈節(jié)：小的結(jié)構(gòu)單位稱為鏈節(jié)。 聚合度 ：鏈節(jié)重

13、復(fù)的次數(shù)叫聚合度，用 n 表示 。 如：聚糖類的高分子化合物纖維素、淀粉、糖原等分子就是由數(shù)千個(gè)葡萄糖殘基（C6H10O5）連接而成， 通式可寫成(C6H10O5)n。 高分子化合物易發(fā)生形變，具有良好的柔順性、彈性。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社二、高分子溶液的特性二、高分子溶液的特性 高分子化合物能自動(dòng)地分散到適宜的分散介質(zhì)中形成均勻的溶液。 屬均相、穩(wěn)定的體系。 原因：高分子溶液的分散相粒子是分子，但其分散相粒子的大小已達(dá)到膠體范圍（1 nm100 nm）與溶膠有相似性：與溶膠有相似性：擴(kuò)散速度慢，能透過濾紙但不能透過半透膜，具有布朗運(yùn)動(dòng)和丁鐸爾效應(yīng)等。

14、與溶膠有區(qū)別與溶膠有區(qū)別 ：高分子溶液的分散相粒子是單個(gè)的高分子，其組成和結(jié)構(gòu)與溶膠的膠粒不同。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社高分子溶液具有以下兩個(gè)特殊性質(zhì)：高分子溶液具有以下兩個(gè)特殊性質(zhì)： 1. 穩(wěn)定性較大穩(wěn)定性較大 在無菌、溶劑不蒸發(fā)的情況下，可以長期放置不沉淀。 要使高分子化合物從溶液中析出，必須加入大量的電解質(zhì)，而對于溶膠則只需少量即可。 鹽析：鹽析：加入大量電解質(zhì)使高分子化合物從溶液中沉淀析出的過程。 鹽析劑：鹽析劑：鹽析過程中使用的電解質(zhì)。 鹽析一般是可逆的，加水后又可重新溶解 ?？茖W(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社2. 黏度

15、較大黏度較大 高分子化合物溶液的黏度比真溶液或溶膠大得多。 原因：原因：高分子化合物具有線狀、分支狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子鏈很大，在溶液中能牽制介質(zhì)使溶劑分子移動(dòng)困難，再加上高分子化合物高度溶劑化（若溶劑為水，則為水化），使自由流動(dòng)的溶劑減少，故粘度較大。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社4-2 高分子化合物溶液和溶膠的性質(zhì) 溶溶 膠膠高分子化合物溶液高分子化合物溶液相同特點(diǎn)：粒子大小為1nm100nm，擴(kuò)散速度慢，不能透過半透膜膠粒是由許多小分子組成的聚集體分散相和分散介質(zhì)無親和力（不溶解）多相，不穩(wěn)定體系，丁鐸爾現(xiàn)象強(qiáng)對電解質(zhì)敏感，加少量電解質(zhì)即聚沉相界面對溶膠性質(zhì)有重要影響粘度和滲透壓小膠粒是單個(gè)的高分子分散相和溶劑間有親和力（自行溶解）單相，穩(wěn)定體系，丁鐸爾現(xiàn)象弱對電解質(zhì)不太敏感，加大量電解質(zhì)可鹽析分子的柔順性對溶液的性質(zhì)有重要影響粘度和滲透壓較大科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社三、高分子溶液對溶膠的保護(hù)作用三、高分子溶液