基礎(chǔ)化學(xué) 第五章膠體

1、教學(xué)要求教學(xué)要求 掌握溶膠的基本性質(zhì)和膠團結(jié)構(gòu)，溶膠穩(wěn)定性因素和聚沉作用；掌握大分子化合物的結(jié)構(gòu)特點，大分子電解質(zhì)溶液的兩性電離與等電點，Donnan平衡及有關(guān)計算。 熟悉膠體分散系區(qū)別于其他分散系的特征及表面活性劑結(jié)構(gòu)特點。 了解分散系分類，表面吸附現(xiàn)象及表面能的物理意義，高分子溶液穩(wěn)定性因素。第一節(jié)第一節(jié) 膠體分散系膠體分散系第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑和乳狀液表面活性劑和乳狀液一、表面性質(zhì)一、表面性質(zhì)二、乳狀液二、乳狀液第三節(jié)第三節(jié) 溶膠溶膠一、溶膠的基本性質(zhì)一、溶膠的基本性質(zhì)二、膠團結(jié)構(gòu)及溶膠的穩(wěn)定性二、膠團結(jié)構(gòu)及溶膠的穩(wěn)定性第四節(jié)第四節(jié) 高分子溶液高分子溶液一一、高分子化合物結(jié)構(gòu)特性及其

2、溶液的形成高分子化合物結(jié)構(gòu)特性及其溶液的形成二、聚電解質(zhì)溶液二、聚電解質(zhì)溶液三、高分子溶液穩(wěn)定性的破壞三、高分子溶液穩(wěn)定性的破壞四四、高分子溶液滲透壓和膜平衡高分子溶液滲透壓和膜平衡五、凝膠五、凝膠分散系的分類分散系的分類分散系：一種或數(shù)種物質(zhì)（分散相）分散在另一物質(zhì)（分散介質(zhì)）中所形成的系統(tǒng)。第一節(jié)第一節(jié) 膠體分散系膠體分散系 粒子大粒子大小小類型類型分散相粒子組成分散相粒子組成一般性質(zhì)一般性質(zhì)100nm粗粒分散系（粗粒分散系（乳狀液、懸浮乳狀液、懸浮液）液）液液/固態(tài)、粗粒子（固態(tài)、粗粒子（如牛奶、泥漿）如牛奶、泥漿） 非均相；熱力學(xué)不穩(wěn)非均相；熱力學(xué)不穩(wěn)定體系；不能透過濾定體系；不能透過

3、濾紙和半透膜，紙和半透膜，膠體分散系分散粒子大小在1100nm之間的分散體系的分類：根據(jù)分散質(zhì)微粒的構(gòu)成來分類型類型分散相粒分散相粒子組成子組成性質(zhì)性質(zhì)例子例子 膠體膠體分散分散系系溶溶膠膠原子、原子、分子離分子離的聚集的聚集體子體子非均相，不穩(wěn)非均相，不穩(wěn)定體系粒子擴定體系粒子擴散慢粘度較小散慢粘度較小Fe(OH)3，AgI,金，銀等溶膠金，銀等溶膠大大分分子子溶溶液液大分子大分子均相，穩(wěn)定體均相，穩(wěn)定體系。粒子擴散系。粒子擴散慢粘度較大慢粘度較大蛋白質(zhì)，明膠等蛋白質(zhì)，明膠等水溶液，核酸水水溶液，核酸水溶液溶液締締合合膠膠體體膠束膠束均相，粒子擴均相，粒子擴散慢散慢超過一定濃度的超過一定濃度

4、的十二烷基磺酸鈉十二烷基磺酸鈉溶液溶液根據(jù)分散根據(jù)分散質(zhì)狀態(tài)分質(zhì)狀態(tài)分 氣溶液：煙、云、霧氣溶液：煙、云、霧液溶膠：液溶膠：AgI膠體、膠體、Fe(OH)3膠體膠體固溶膠：紅寶石玻璃、煙水晶固溶膠：紅寶石玻璃、煙水晶第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑和乳狀液表面活性劑和乳狀液1表面性質(zhì)表面性質(zhì)1分散度和比表面分散度和比表面： S0 = S/V 表面能與分散程度有關(guān)。分散相在介質(zhì)中的分散程度就是分散度，常用比表面S0表示：2表面能表面能 任何兩相界面上的分子與其內(nèi)部分子所處狀態(tài)不同：S0是物質(zhì)的比表面，S是物質(zhì)的總表面積，V是物質(zhì)的體積。物質(zhì)的分散度越大比表面越大。物體中內(nèi)部與表面分子的能量是不一樣的。在

5、物體中內(nèi)部與表面分子的能量是不一樣的。在兩相界面的分子兩相界面的分子( (如如B)與相內(nèi)的分子與相內(nèi)的分子(如如A),因所因所處的狀態(tài)不同處的狀態(tài)不同,其位能不一樣其位能不一樣。相內(nèi)分子所受分相內(nèi)分子所受分子間力平衡，而表面分子因為合力不為零，有子間力平衡，而表面分子因為合力不為零，有一個指向相內(nèi)的力一個指向相內(nèi)的力。若要把內(nèi)部分子拉向表面，若要把內(nèi)部分子拉向表面，增大表面積，就要克服內(nèi)部分子引力而做功，增大表面積，就要克服內(nèi)部分子引力而做功，在恒在恒T、P下，稱為下，稱為表面功表面功或或表面自由能表面自由能。 結(jié)論：表面分子要比相內(nèi)分子多出一部分能量表面能。將物體分散(粉碎或霧化)，就是增加

6、更多的表面能。表面張力：指沿液體表面垂直作用于單位長度上使表面收縮的力。液體表面有自動縮小表面積的趨勢。水的液滴聚集變大，可以縮小表面積，降低表面能。該結(jié)論對固體物質(zhì)同樣適用。例如：溶膠的聚沉3表面吸附表面吸附表面吸附表面吸附：物質(zhì)在兩相界面上濃度自動發(fā)生變化的現(xiàn)象。純水中加入溶質(zhì)，水的表面張力會隨不同溶質(zhì)發(fā)生不同變化。 （1）無機鹽（2）大多數(shù)有機小分子（3）肥皂、洗滌劑4 表面活性劑表面活性劑（1）無機鹽類為表面非活性物質(zhì)表面非活性物質(zhì)。為使體系表面張力趨于最低，溶質(zhì)分子將自動濃集于溶液內(nèi)部，所以C內(nèi)C表，這叫負吸附。（2）（）（3）類為表面活性劑）類為表面活性劑。低級脂肪酸、醇、醛、高級

7、脂肪酸、肥皂、合成洗滌劑等。表面活性劑會自動濃集于溶液表面，使C內(nèi)C表，所以又叫正吸附。 1）結(jié)構(gòu)特點及作用原理：均含有疏水和親水兩類基團的長鏈化合物。作用原理作用原理：親水基團進入水中，而疏水基團離開水相向表面集積，從而，分子走向排列或定向吸附在相界面上，從而降低水的表面張力，降低表面自由能，使體系穩(wěn)定。表面活性劑在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用表面活性劑在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 膽汁中膽酸鹽可使食物中脂肪乳化，增加脂肪與消化液間接觸面積，使其與溶于水的酶充分作用，而使消化速度增大。磷脂不僅是細胞膜主要成分，也是體內(nèi)重要表面活性物質(zhì)，降低肺泡內(nèi)表面上水層表面張力，使肺保持正常呼吸功能，而不能塌陷。 締合膠體締合膠體：

8、當(dāng)加入的表面活性劑濃度達到一定量時，會在水相表面上定向排列，形成完整的單分子層膜，與此同時，進入溶液中的表面活性劑互相將疏水基團在內(nèi)，親水基團朝向水面形成膠束而降低疏水基團與水接觸面，從而體系穩(wěn)定。開始形成膠束時的最低濃度稱為臨界膠束濃度臨界膠束濃度二二 乳狀液乳狀液 一種液體被分散到另一種不相溶的液體中所組成的分散系叫乳狀液乳狀液。乳狀液是一種多相不穩(wěn)定體系 乳狀液中加入表面活性劑，此時又叫乳狀液中加入表面活性劑，此時又叫乳化劑乳化劑。其分子在兩相界面上作定向排列，不僅降低。其分子在兩相界面上作定向排列，不僅降低相界面張力，而且形成一層包圍分散相液珠的相界面張力，而且形成一層包圍分散相液珠的

9、具有一定機械強度的膜，阻止液滴因相互碰撞具有一定機械強度的膜，阻止液滴因相互碰撞而聚結(jié)，使乳狀液得以穩(wěn)定存在。而聚結(jié)，使乳狀液得以穩(wěn)定存在。 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠溶膠一一 溶膠的基本性質(zhì)溶膠的基本性質(zhì)溶膠的多相性，高度分散性和聚結(jié)不穩(wěn)定性是溶膠的多相性，高度分散性和聚結(jié)不穩(wěn)定性是溶膠的基本特性，它所具有的性質(zhì)都是由此引溶膠的基本特性，它所具有的性質(zhì)都是由此引起起（一）溶膠的光學(xué)性質(zhì)當(dāng)一束強光透過膠體時，可以看到一條光亮的當(dāng)一束強光透過膠體時，可以看到一條光亮的通路，這種現(xiàn)象叫做丁達爾現(xiàn)象。通路，這種現(xiàn)象叫做丁達爾現(xiàn)象。用這種方法可以區(qū)別溶液和膠體。用這種方法可以區(qū)別溶液和膠體。 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因

10、：當(dāng)顆粒大小d小于入射光波長入時，光環(huán)繞顆粒除入射光方向外，還向各方向散射，即每個顆粒又作為一個光源，向各方向發(fā)射光，散射出來的光稱乳光。產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：顆粒大小合適，dCl-Br-I-CNS-，（正）H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li-c、加入帶相反電荷的溶膠，中和電荷，膠體相互聚沉。 3）一些有機離子具有非常強的聚沉能力 可能是可被膠核強烈吸附的緣故。4）高分子溶液對溶膠的保護作用溶膠中加入高分子溶液，被溶膠吸附并把膠粒包圍起來，從而避免碰撞聚沉，使之穩(wěn)定存在。第四節(jié)第四節(jié) 高分子溶液高分子溶液（分子量在1萬以上）高分子溶液與溶膠性質(zhì)的比較 高分子溶膠 屬于單相分散系統(tǒng)屬于穩(wěn)定系統(tǒng)

11、，不需要穩(wěn)定劑粘度大、滲透壓大分散相與分散介質(zhì)親和力大Tyndall現(xiàn)象不明顯加入少量電解質(zhì)無影響，加入多量時能引起鹽析 溶 膠屬于多相分散系統(tǒng)屬于不穩(wěn)定系統(tǒng)，需要穩(wěn)定劑粘度小、滲透壓小分散相與分散介質(zhì)親和力大Tyndall現(xiàn)象明顯加入少量電解質(zhì)后即可產(chǎn)生沉淀一一、高分子化合物結(jié)構(gòu)特性及其溶液的形成高分子化合物結(jié)構(gòu)特性及其溶液的形成（一）高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點 由若干個基本單位（鏈節(jié)）重復(fù)連接，形成線狀或分枝狀結(jié)構(gòu)。分子中化學(xué)鍵可以旋轉(zhuǎn)，有的可卷曲成團狀。性質(zhì)：難溶解、有溶脹現(xiàn)象、溶液黏度大。（二）高分子溶液的形成高分子化合物在形成溶液時將先溶脹最后完全溶解。分子表面形成厚厚的水化膜。二二 聚

12、電解質(zhì)溶液聚電解質(zhì)溶液1 概念：在水溶液中能以離子形式存在的高分子化合物稱為聚電解質(zhì)2 蛋白質(zhì)的兩性電離 蛋白質(zhì)是各種氨基酸以肽鏈聯(lián)結(jié)起來的長鏈大分子，其中一些氨基酸可能還有未形成肽鍵的-COOH或-NH2，暴露在介質(zhì)中形成-COO-，NH3+，以 兩性離子形式存在，產(chǎn)生兩性電離，蛋白質(zhì)所帶電荷決定于NH3+，COO-多少。4 蛋白質(zhì)在等電點時的性質(zhì) 溶解度、黏度、滲透壓、膨脹性最小三三 高分子溶液穩(wěn)定性的破壞高分子溶液穩(wěn)定性的破壞加入高濃度無機鹽，使蛋白質(zhì)沉淀析出叫鹽析鹽析。實質(zhì)是使蛋白質(zhì)脫水，破壞水化膜，而析出。鹽析與溶膠聚沉不同：鹽析用量大，聚沉用量少鹽析時正、負離子均起作用，聚沉?xí)r只與

13、膠粒電性相反的離子起作用。除去電介質(zhì)，蛋白質(zhì)可以重新溶解即具可逆性，而溶膠聚沉是不可逆的。鹽析能力與離子種類有關(guān)，陰離子起主要作用陰離子：SO42-C6H5O73- C4H4O62-CH3COO-Cl-NO2-Br-I-CNS-陽離子：NH4+K+Na+Li+以上叫感膠離子序 由以上可見，蛋白質(zhì)鹽析以（NH4）2SO4為最佳，不僅溶解度大，又是溫和試劑，蛋白質(zhì)沉淀析出后，不致引起生物活性喪失。四四、高分子溶液滲透壓和膜平衡高分子溶液滲透壓和膜平衡（一）高分子溶液的滲透壓力（了解）線形高分子溶液滲透壓不符合Vant Hoff公式（二）膜平衡（二）膜平衡（Donnan equilibrium）用半

14、透膜將聚電解質(zhì)溶液與小離子電解質(zhì)溶液隔開，因大分子存在而引起小分子（離子）在膜兩側(cè)分布不均現(xiàn)象叫董南平衡董南平衡將蛋白質(zhì)電解質(zhì)NanP和NaCl水溶液用半透膜分開；膜內(nèi)為NanP（濃度為C），膜外為NaCl（濃度為b），除Pn-離子，其余均可以自由通過。平衡時，Na+外=b-x Cl-外=b-x Na+內(nèi)=nc+x Cl-內(nèi)=xNa+、Cl-進出膜速率應(yīng)相等V進=k進Na+外Cl-外V出= k出Na+內(nèi)Cl-內(nèi) V進=V出 k進=k出 Na+外Cl-外=Na+內(nèi)Cl-內(nèi)b-x2=nc+xx b2-2bx+x2=ncx+x2 b2 =(nc+2b) x若 cb，x0，表示膜外電解質(zhì)幾乎不向膜內(nèi)滲透。若 cb，xb/2，表示電解