医用化学第版第四章课件

1、第四章胶体和乳状液胶体和乳状液护三班 张英磊 李园园 陈帅丽第一节 分散系第二节 溶胶 第三节 高分子溶液第四节 表面活性和乳状液【教学目标】【教学目标】 1、分散系的分类、分散系的分类 (了解了解) 2、溶胶的性质、胶团的结构、溶胶的性质、胶团的结构 (掌握掌握) 3、高分子化合物溶液的特性、高分子化合物溶液的特性(熟悉熟悉)【教学重点】【教学重点】 溶胶的性质、胶团的结构溶胶的性质、胶团的结构 【教学难点教学难点】 胶团的结构胶团的结构第一节 分散系 通常把具体研究的对象称为体系。 体系中物理和化学性质完全相同而与其他部分有明显界面的均匀部分称为相。 只含有1个相的体系称为单相体系或均匀体

2、系，含有2个或2个以上相的体系称为多相或非均匀体系。 分散系是指一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系。 被分散的物质称为分散相，容纳分散相的介质称为分散介质。如生理盐水就是NaCl被分散在水中所形成的分散系， NaCl是分散相，水是分散介质。按分散相粒子的大小不同，分散系可分为三类：分子或离子分散系和粗分散系，见下表分散系分散相 粒子直径主要特征举例分子或粒子分散系真溶液分子或离子100nm非均相，不透明、不均匀、扩散慢，不稳定，粒子不能透过滤纸和半透膜泥浆水油水，乳胶第二节 溶 胶 溶胶是难溶性固体分散在介质中所形成的胶体分散系。按分散介质不同，可分为液溶胶、气溶胶、固溶胶。分散介质

3、是液体的溶胶称为液溶胶，简称溶胶，如硅酸、氢氧化铁溶胶等。 溶胶分散相粒子是有许多小分子、原子或离子构成的聚集体，分散相是与分散介质之间有明显的界面，是热力学不稳定体系。 溶胶特性：多相、高分散和聚集不稳定性。（一）溶胶的光学性质丁达尔现象（图）：将真溶液、溶胶置于暗处，当一束光自侧面射入是，在与光束垂直的方向上可观察到真溶液是透明的，溶胶中有一条明亮的光带，此现象称为丁达尔现象，也称乳光现象。三种情况： 分散相粒子直径入射光波长 反射现象 粗分散系分散相粒子直径入射光波长 透射现象 离子或分子分散系分散相粒子直径略小于入射光波长 散射现象 溶胶 作用：可区别溶胶与真溶液，悬浊液与大分子溶液及

4、灯检 v（二）溶胶的动力学性质v1.布朗运动 在超显微镜下可观察到胶体粒子在介质中不停地作无规则运动v特点:胶粒越小，温度越高，介质粘度越低，布朗运动越激烈v2.扩散 当溶胶中存在浓度差时，胶体粒子就能自动地从浓度大的区域移向浓度小的区域，最后达到均匀状态的现象v特点：浓度差越大，扩散越快v作用：利用胶粒扩散又不能透过半透膜的性质，可除去溶胶中的小分子杂质，使其净化，即透析或渗透 。“血透”疗法v3.沉降 分散相粒子在重力的作用下逐渐下沉的现象v作用：测定溶胶或生物大分子的相对分子质量；纯化蛋白质，分离病毒（三）溶胶的电学性质v1.电泳(图） 在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现

5、象v 电渗 在外电场作用下，分散介质通过多孔性物质作定向移动的现象v2.胶粒带电的原因v1）胶体粒子选择性的吸附与其组成相似的离子以降低较高的表面能，并带上相应的电荷，如AgI溶胶v2）固体胶粒与液体介质接触时，表面分子会发生部分电离，使胶粒带电，如硅酸溶胶二 溶胶的结构三 溶胶的相对稳定因素和聚沉v（一）溶胶的相对稳定因素v溶胶的相对稳定性：能在相对较长时间内稳定存在的性质v主要原因：v1）胶粒带电 v 带电越多，斥力越大，溶胶越稳定v2）溶剂化膜水化膜的存在 v 水化膜越厚，胶粒越稳定v（二）溶胶的聚沉v聚沉：在一定条件下，溶胶粒子聚集成较大的颗粒从分散介质中沉淀析出的现象v使溶胶聚沉的方

6、法：v1）加入电解质v电解质的聚沉能力，主要取决于与胶粒带相反电荷的离子即反离子的价数，反离子价数越高，聚沉能力越强v2）加入带相反电荷的溶胶v3）加热第三节 高分子化合物v高分子化合物：是有成千上万个原子所组成的有巨大相对分子质量的化合物，因其相对分子质量约在1万以上,又称大分子化合物。v分类： 1)天然存在：如蛋白质、核酸、淀粉、糖原、纤维素橡胶等 2）人工合成：尼龙、有机玻璃、合成橡胶等v高分子溶液：高分子化合物溶解在适当的溶剂中所形成的均相体系v溶胀：溶剂小分子进入卷曲成团的高分子化合物的分子链空隙中，导致高分子化合物体积成倍甚至数十倍的增大。v溶胀现象是高分子化合物在溶解过程中所特有

7、的，也是溶解的前奏，随着溶剂小分子与高分子彼此相互扩散，最后形成高分子溶液。v因此，高分子化合物在形成溶液时，要经过溶胀过程。然而其溶解过程是可逆的，即当用蒸发、烘干等方法除去溶剂后，再加入溶剂它能自动溶解。而溶胶一旦聚沉，很难或不能用简单加入溶剂的方法使之复原。（一) 高分子溶液的特性v高分子溶液分散相粒子是单个高分子，它是均匀、稳定的体系。高分子溶液本质上是溶液，但它不同与小分子构成的真溶液，某些性质与溶胶类似，如扩散慢、不能透过半透膜，同时又具有特殊的性质。v在无菌、溶剂不蒸发的情况下，高分子溶液可长期放置而不沉淀。它的稳定性与真溶液相似。而它又比溶胶稳定。v高分子溶液稳定原因： 1）分

8、子中含有许多亲水基团如OH、COOH、NH2等，这些亲水基团有很强的亲水能力。 2）高分子表面能通过氢键与水形成一层牢固的溶剂化膜。 溶液与高分子溶液性质比较分散系非均匀、多相均匀、单相分散相分子原子或离子聚集体单个高分子溶解性不溶可溶热力学稳定性不稳定（粒子自动聚集）稳定（粒子不自动聚集）形成条件需稳定剂自动形成对电解质稳定性 敏感不敏感扩散速度很慢很慢透过性透过滤纸、不透过半透膜透过滤纸、不透过半透膜光学现象丁达尔现象明显丁达尔现象弱黏度小大v只有加入大量的电解质才能破坏溶剂化膜，是高分子化合物失去稳定因素，导致分子聚集，而从溶液中聚沉析出。v盐析:加入大量的电解质，使高分子化合物从溶液中

9、聚沉析出的过程。v应用：分离蛋白质，如在血清中分别加入浓度为20mol/L、35mol/L的硫酸铵，可使血清中球蛋白、清蛋白分步沉淀而分离. (二) 高分子溶液对溶胶的保护作用v高分子溶液对溶胶的保护作用具体体现为在溶胶中加入一定量的高分子溶液，能显著地提高溶胶对电解质的稳定性。如： 1）在含有明胶的硝酸银溶液中加入适量的氯化钠溶液，形成氯化银胶体溶液，而不是沉淀； 2）医用防腐剂蛋白银就是蛋白质保护的银溶胶； 3）医用胃肠道造影的硫酸钡合剂是阿拉伯胶保护的硫酸钡溶液； 4）医药用的乳剂，一般也是加入高分子溶液来提高其稳定性。v高分子溶液对溶胶起保护作用的原因： 1）加入的高分子被吸附在溶胶粒

10、子的表面，将整个胶粒包裹起来，形成一个保护层 2）高分子化合物有很强的溶剂化能力，相当于再胶粒外面又增加了一层溶剂化膜，从而有效地阻止了胶粒的聚集，大大增加了溶胶的稳定性v高分子溶液对溶胶的保护作用在人体生理过程的中有重要的意义。血液中的碳酸钙、磷酸钙等微溶的无机盐，都是以溶胶形式存在，尽管它们的溶解度比在水中提高了近五倍，但仍能稳定存在而不聚沉，原因就是血液中的蛋白质溶液对这些微溶盐起了保护作用。但当肝、肾等疾病使血液中的蛋白质减少时，蛋白质分子对它们的保护作用就会减弱，微溶盐就有可能沉积在肝肾等器官中，形成各种结石第四节 表面活性剂与乳状液v（一） 表面能与表面张力v表面活性剂v 两相接触

11、的分界面，若其中一相为气相，通常称为表面。物质在表面上所发生的物力和化学现象称为界面现象。 相界面上的分子与其内部分子所处的状态不同，能量也不同。液体气体界面（表面）为例加以说明，如图44所示。液体内部的分子A所受各个方向的引力是平衡的，合力为零。因液体内部分子可以自由移动而不做功。而靠近表面的分子B同，下面密集的夜体分子对它的吸引力远远大于上方稀疏的气体分子对它的吸引力，所受合力不为零，方向指向液体内部并与液面垂直。这种合力力图将表层分子拉入液体内部，所以液体表面有自动缩小的趋势，总是趋向于形成球形，如荷叶上的露珠，人洗脸后感觉面部发紧，即表面存在一种抵抗扩张的力称为表面张力，以Y表示，它是

12、垂直作用于单位长度相界面上的力。v若将液体内部的分子移到表面，就必须克服这种内部分子的拉力而做功（表面功），它以势能的形势储存于分子表层，表层分子比内层分子多出的能量称为表面能。以ES表示。一定质量的物质分散的越细小，表面积越大，表面能越高，体系越不稳定。v 在一定条件下，表面能ES与表面积A有下列关系：v ES=YAv一切物体都有自动降低其势能的趋势。从上式可知，降低表面能有两种途径：减小A和降低Y.对纯液体来说，一定温度下Y是一个常数，只能通过降低A来实现。如水珠长呈球形，小水滴能自发合成大水滴。对于固体或盛放在固定容器中的液体，A一定，只能降低表面张力，通过吸附作用来实现。v二（吸附）v

13、 吸附是指固体或液体表面吸引其它物质分子原子或离子聚集在其表面的过程。v吸附分为固体表面的吸附，液体表面的吸附。 三（表面活性剂） 凡是能显著降低溶液的表面张力，产生正吸附的物质称为表面活性物质。 表面活性物质之所以可以降低水的表面张力，是因为它特殊的分子结构。表面活性物质在分子结构上的特殊在与它即包含亲水性集团（-Oh,-cooH,-NH2),又包含憎水的非极性集团（烃基，苯基）。这种不对称的分子结构，决定了表面活性物质具有吸附性，分子定向排列以及形成胶束等基本性质，其结果是降低了表面张力，使体系趋于稳定。 现以高级脂肪酸钠（肥皂）为例加以讨论。在水溶夜中，亲水基团受水分子吸引进入溶液内部而

14、憎水基团受水分子排斥而向溶液表层聚集，伸向 。空气。这样表面活性剂分子浓集在溶液界面，定向排列，形成单分子吸附层，从而降低水的表面张力和体系的表面能。达到去污效果。 胶束是在表面活性物质溶液的内部形成的集团。 常见的表面活性物质有长链脂肪酸盐（硬脂酸钠），合成洗涤剂（十二烷基磺酸钠）。构成细胞膜的脂类（磷脂，糖脂）。血液中的蛋白质。 磷脂可以使细胞保持一定的形态，有利于物质的交换。血浆蛋白是脂溶性物质形成稳定的胶体，有利于脂类物质的运输。胆汁酸盐能乳化脂肪形成稳定的乳状液，利于脂类物质的消化。一些生物表面活性剂有抗微生物（细菌，真菌，病毒）活性的作用。 表面活性物质具有的乳化，润湿，增溶，消泡等作用，在医学上有广泛的应用。乳状液和微乳液类型定义分散性透光性稳定性 乳化剂 溶解性乳状液一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的液体中形成的粗分散系液滴直径10-100nm,分布均匀，普通显微镜下不可见半透明或透明热力学稳定，离心难分层用量多，需要一定的助表面活性剂 一定范围内 可与油水混和微乳液由水，油表面活性剂和助表面活性剂等物