基础化学 第五章胶体

1、教学要求教学要求 掌握溶胶的基本性质和胶团结构，溶胶稳定性因素和聚沉作用；掌握大分子化合物的结构特点，大分子电解质溶液的两性电离与等电点，Donnan平衡及有关计算。 熟悉胶体分散系区别于其他分散系的特征及表面活性剂结构特点。 了解分散系分类，表面吸附现象及表面能的物理意义，高分子溶液稳定性因素。第一节第一节 胶体分散系胶体分散系第二节第二节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液一、表面性质一、表面性质二、乳状液二、乳状液第三节第三节 溶胶溶胶一、溶胶的基本性质一、溶胶的基本性质二、胶团结构及溶胶的稳定性二、胶团结构及溶胶的稳定性第四节第四节 高分子溶液高分子溶液一一、高分子化合物结构特性及其

2、溶液的形成高分子化合物结构特性及其溶液的形成二、聚电解质溶液二、聚电解质溶液三、高分子溶液稳定性的破坏三、高分子溶液稳定性的破坏四四、高分子溶液渗透压和膜平衡高分子溶液渗透压和膜平衡五、凝胶五、凝胶分散系的分类分散系的分类分散系：一种或数种物质（分散相）分散在另一物质（分散介质）中所形成的系统。第一节第一节 胶体分散系胶体分散系 粒子大粒子大小小类型类型分散相粒子组成分散相粒子组成一般性质一般性质100nm粗粒分散系（粗粒分散系（乳状液、悬浮乳状液、悬浮液）液）液液/固态、粗粒子（固态、粗粒子（如牛奶、泥浆）如牛奶、泥浆） 非均相；热力学不稳非均相；热力学不稳定体系；不能透过滤定体系；不能透过

3、滤纸和半透膜，纸和半透膜，胶体分散系分散粒子大小在1100nm之间的分散体系的分类：根据分散质微粒的构成来分类型类型分散相粒分散相粒子组成子组成性质性质例子例子 胶体胶体分散分散系系溶溶胶胶原子、原子、分子离分子离的聚集的聚集体子体子非均相，不稳非均相，不稳定体系粒子扩定体系粒子扩散慢粘度较小散慢粘度较小Fe(OH)3，AgI,金，银等溶胶金，银等溶胶大大分分子子溶溶液液大分子大分子均相，稳定体均相，稳定体系。粒子扩散系。粒子扩散慢粘度较大慢粘度较大蛋白质，明胶等蛋白质，明胶等水溶液，核酸水水溶液，核酸水溶液溶液缔缔合合胶胶体体胶束胶束均相，粒子扩均相，粒子扩散慢散慢超过一定浓度的超过一定浓度

4、的十二烷基磺酸钠十二烷基磺酸钠溶液溶液根据分散根据分散质状态分质状态分 气溶液：烟、云、雾气溶液：烟、云、雾液溶胶：液溶胶：AgI胶体、胶体、Fe(OH)3胶体胶体固溶胶：红宝石玻璃、烟水晶固溶胶：红宝石玻璃、烟水晶第二节第二节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液1表面性质表面性质1分散度和比表面分散度和比表面： S0 = S/V 表面能与分散程度有关。分散相在介质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 任何两相界面上的分子与其内部分子所处状态不同：S0是物质的比表面，S是物质的总表面积，V是物质的体积。物质的分散度越大比表面越大。物体中内部与表面分子的能量是不一样的。在

5、物体中内部与表面分子的能量是不一样的。在两相界面的分子两相界面的分子( (如如B)与相内的分子与相内的分子(如如A),因所因所处的状态不同处的状态不同,其位能不一样其位能不一样。相内分子所受分相内分子所受分子间力平衡，而表面分子因为合力不为零，有子间力平衡，而表面分子因为合力不为零，有一个指向相内的力一个指向相内的力。若要把内部分子拉向表面，若要把内部分子拉向表面，增大表面积，就要克服内部分子引力而做功，增大表面积，就要克服内部分子引力而做功，在恒在恒T、P下，称为下，称为表面功表面功或或表面自由能表面自由能。 结论：表面分子要比相内分子多出一部分能量表面能。将物体分散(粉碎或雾化)，就是增加

6、更多的表面能。表面张力：指沿液体表面垂直作用于单位长度上使表面收缩的力。液体表面有自动缩小表面积的趋势。水的液滴聚集变大，可以缩小表面积，降低表面能。该结论对固体物质同样适用。例如：溶胶的聚沉3表面吸附表面吸附表面吸附表面吸附：物质在两相界面上浓度自动发生变化的现象。纯水中加入溶质，水的表面张力会随不同溶质发生不同变化。 （1）无机盐（2）大多数有机小分子（3）肥皂、洗涤剂4 表面活性剂表面活性剂（1）无机盐类为表面非活性物质表面非活性物质。为使体系表面张力趋于最低，溶质分子将自动浓集于溶液内部，所以C内C表，这叫负吸附。（2）（）（3）类为表面活性剂）类为表面活性剂。低级脂肪酸、醇、醛、高级

7、脂肪酸、肥皂、合成洗涤剂等。表面活性剂会自动浓集于溶液表面，使C内C表，所以又叫正吸附。 1）结构特点及作用原理：均含有疏水和亲水两类基团的长链化合物。作用原理作用原理：亲水基团进入水中，而疏水基团离开水相向表面集积，从而，分子走向排列或定向吸附在相界面上，从而降低水的表面张力，降低表面自由能，使体系稳定。表面活性剂在医学上的应用表面活性剂在医学上的应用 胆汁中胆酸盐可使食物中脂肪乳化，增加脂肪与消化液间接触面积，使其与溶于水的酶充分作用，而使消化速度增大。磷脂不仅是细胞膜主要成分，也是体内重要表面活性物质，降低肺泡内表面上水层表面张力，使肺保持正常呼吸功能，而不能塌陷。 缔合胶体缔合胶体：

8、当加入的表面活性剂浓度达到一定量时，会在水相表面上定向排列，形成完整的单分子层膜，与此同时，进入溶液中的表面活性剂互相将疏水基团在内，亲水基团朝向水面形成胶束而降低疏水基团与水接触面，从而体系稳定。开始形成胶束时的最低浓度称为临界胶束浓度临界胶束浓度二二 乳状液乳状液 一种液体被分散到另一种不相溶的液体中所组成的分散系叫乳状液乳状液。乳状液是一种多相不稳定体系 乳状液中加入表面活性剂，此时又叫乳状液中加入表面活性剂，此时又叫乳化剂乳化剂。其分子在两相界面上作定向排列，不仅降低。其分子在两相界面上作定向排列，不仅降低相界面张力，而且形成一层包围分散相液珠的相界面张力，而且形成一层包围分散相液珠的

9、具有一定机械强度的膜，阻止液滴因相互碰撞具有一定机械强度的膜，阻止液滴因相互碰撞而聚结，使乳状液得以稳定存在。而聚结，使乳状液得以稳定存在。 第三节第三节 溶胶溶胶一一 溶胶的基本性质溶胶的基本性质溶胶的多相性，高度分散性和聚结不稳定性是溶胶的多相性，高度分散性和聚结不稳定性是溶胶的基本特性，它所具有的性质都是由此引溶胶的基本特性，它所具有的性质都是由此引起起（一）溶胶的光学性质当一束强光透过胶体时，可以看到一条光亮的当一束强光透过胶体时，可以看到一条光亮的通路，这种现象叫做丁达尔现象。通路，这种现象叫做丁达尔现象。用这种方法可以区别溶液和胶体。用这种方法可以区别溶液和胶体。 产生原因产生原因

10、：当颗粒大小d小于入射光波长入时，光环绕颗粒除入射光方向外，还向各方向散射，即每个颗粒又作为一个光源，向各方向发射光，散射出来的光称乳光。产生条件：产生条件：颗粒大小合适，dCl-Br-I-CNS-，（正）H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li-c、加入带相反电荷的溶胶，中和电荷，胶体相互聚沉。 3）一些有机离子具有非常强的聚沉能力 可能是可被胶核强烈吸附的缘故。4）高分子溶液对溶胶的保护作用溶胶中加入高分子溶液，被溶胶吸附并把胶粒包围起来，从而避免碰撞聚沉，使之稳定存在。第四节第四节 高分子溶液高分子溶液（分子量在1万以上）高分子溶液与溶胶性质的比较 高分子溶胶 属于单相分散系统属于稳定系统

11、，不需要稳定剂粘度大、渗透压大分散相与分散介质亲和力大Tyndall现象不明显加入少量电解质无影响，加入多量时能引起盐析 溶 胶属于多相分散系统属于不稳定系统，需要稳定剂粘度小、渗透压小分散相与分散介质亲和力大Tyndall现象明显加入少量电解质后即可产生沉淀一一、高分子化合物结构特性及其溶液的形成高分子化合物结构特性及其溶液的形成（一）高分子化合物的结构特点 由若干个基本单位（链节）重复连接，形成线状或分枝状结构。分子中化学键可以旋转，有的可卷曲成团状。性质：难溶解、有溶胀现象、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时将先溶胀最后完全溶解。分子表面形成厚厚的水化膜。二二 聚

12、电解质溶液聚电解质溶液1 概念：在水溶液中能以离子形式存在的高分子化合物称为聚电解质2 蛋白质的两性电离 蛋白质是各种氨基酸以肽链联结起来的长链大分子，其中一些氨基酸可能还有未形成肽键的-COOH或-NH2，暴露在介质中形成-COO-，NH3+，以 两性离子形式存在，产生两性电离，蛋白质所带电荷决定于NH3+，COO-多少。4 蛋白质在等电点时的性质 溶解度、黏度、渗透压、膨胀性最小三三 高分子溶液稳定性的破坏高分子溶液稳定性的破坏加入高浓度无机盐，使蛋白质沉淀析出叫盐析盐析。实质是使蛋白质脱水，破坏水化膜，而析出。盐析与溶胶聚沉不同：盐析用量大，聚沉用量少盐析时正、负离子均起作用，聚沉时只与

13、胶粒电性相反的离子起作用。除去电介质，蛋白质可以重新溶解即具可逆性，而溶胶聚沉是不可逆的。盐析能力与离子种类有关，阴离子起主要作用阴离子：SO42-C6H5O73- C4H4O62-CH3COO-Cl-NO2-Br-I-CNS-阳离子：NH4+K+Na+Li+以上叫感胶离子序 由以上可见，蛋白质盐析以（NH4）2SO4为最佳，不仅溶解度大，又是温和试剂，蛋白质沉淀析出后，不致引起生物活性丧失。四四、高分子溶液渗透压和膜平衡高分子溶液渗透压和膜平衡（一）高分子溶液的渗透压力（了解）线形高分子溶液渗透压不符合Vant Hoff公式（二）膜平衡（二）膜平衡（Donnan equilibrium）用半

14、透膜将聚电解质溶液与小离子电解质溶液隔开，因大分子存在而引起小分子（离子）在膜两侧分布不均现象叫董南平衡董南平衡将蛋白质电解质NanP和NaCl水溶液用半透膜分开；膜内为NanP（浓度为C），膜外为NaCl（浓度为b），除Pn-离子，其余均可以自由通过。平衡时，Na+外=b-x Cl-外=b-x Na+内=nc+x Cl-内=xNa+、Cl-进出膜速率应相等V进=k进Na+外Cl-外V出= k出Na+内Cl-内 V进=V出 k进=k出 Na+外Cl-外=Na+内Cl-内b-x2=nc+xx b2-2bx+x2=ncx+x2 b2 =(nc+2b) x若 cb，x0，表示膜外电解质几乎不向膜内渗透。若 cb，xb/2，表示电解