基础化学胶体讲稿ppt课件

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1、第五章第五章 胶体胶体Colloid内容提要内容提要1.胶体分散系胶体分散系胶体分散系的制备胶体分散系的制备胶体分散系的表面特性胶体分散系的表面特性2.溶胶溶胶溶胶的基本性质溶胶的基本性质胶团结构及溶胶的稳定性胶团结构及溶胶的稳定性气溶胶气溶胶内容提要内容提要3.高分子溶液高分子溶液高分子化合物的结构特点及其溶液的形成高分子化合物的结构特点及其溶液的形成聚电解质溶液聚电解质溶液高分子溶液稳定性的破坏高分子溶液稳定性的破坏高分子溶液的渗透压和膜平衡高分子溶液的渗透压和膜平衡凝胶凝胶4.表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液表面活性剂表面活性剂缔合胶体缔合胶体乳状液乳状液教学基本要求教学基本要求1.

2、1.掌握溶胶的基本性质；胶团结构及表示式；溶胶掌握溶胶的基本性质；胶团结构及表示式；溶胶的稳定性因素及聚沉作用。的稳定性因素及聚沉作用。 2.2.熟悉胶体分散系的特点；高分子溶液的稳定性与熟悉胶体分散系的特点；高分子溶液的稳定性与破坏条件；表面活性剂的结构特点及其在溶液中破坏条件；表面活性剂的结构特点及其在溶液中的状态。的状态。3.3.了解胶体分散系、分散度的概念、胶体的制备方了解胶体分散系、分散度的概念、胶体的制备方法；高分子溶液与溶胶的区别、高分子溶液的形法；高分子溶液与溶胶的区别、高分子溶液的形成特点成特点 ；两种类型的乳状液、乳化作用。；两种类型的乳状液、乳化作用。第一节第一节 胶体分

3、散系胶体分散系一、胶体分散系的制备胶体分散系的制备胶体分散系胶体分散系：胶体分散系包括溶胶：胶体分散系包括溶胶 、高分子溶、高分子溶液液 和缔合胶体三类。和缔合胶体三类。 胶体的分散相的粒子的直径大小为胶体的分散相的粒子的直径大小为1-100 nm1-100 nm，可，可以是一些小分子、离子或原子的聚集体，也可以以是一些小分子、离子或原子的聚集体，也可以是单个的大分子。分散介质可以是液体、气体，是单个的大分子。分散介质可以是液体、气体，或是固体。或是固体。分散介质分散介质分散相分散相名名 称称实实 例例气体气体液体液体气溶胶气溶胶雾雾气体气体固体固体气溶胶气溶胶烟烟液体液体气体气体泡沫胶泡沫胶

4、生奶油生奶油液体液体液体液体乳状液乳状液牛奶牛奶液体液体固体固体溶胶溶胶油漆，细胞液油漆，细胞液固体固体气体气体泡沫泡沫浮石浮石固体固体液体液体凝胶凝胶果冻果冻固体固体固体固体固体溶胶固体溶胶红宝石玻璃红宝石玻璃第一节第一节 胶体分散系胶体分散系一些胶体的例子一些胶体的例子 第一节第一节 胶体分散系胶体分散系胶体的制备胶体的制备: :分散法分散法 1 1、研磨法、研磨法 2 2、超声波法、超声波法 3 3、胶溶法、胶溶法 4 4、电弧法、电弧法 凝聚法凝聚法 1 1、物理凝聚法、物理凝聚法 2 2、化学凝聚法、化学凝聚法 例如：水解反应例如：水解反应FeClFeCl3 3( (稀溶液稀溶液)

5、)3H3H2 2O Fe(OH)O Fe(OH)3 3( (溶溶 胶胶) )3HCl 3HCl 煮沸第一节第一节 胶体分散系胶体分散系二、胶体分散系的特性二、胶体分散系的特性1.1.分散度分散度分散相在分散介质中分散的程度，分散相在分散介质中分散的程度，分散度常用比表面来表示。分散度常用比表面来表示。 比表面积比表面积 单位体积物质所具有的表面积单位体积物质所具有的表面积 第一节第一节 胶体分散系胶体分散系比表面积比表面积 分散系的分散系的分散度分散度(dispersion degree) (dispersion degree) 常用比表面积常用比表面积来衡量。来衡量。 S0 = S/VS0

6、分散质的比表面积，单位是分散质的比表面积，单位是m m-1-1；S S 分散质的总表面积，单位是分散质的总表面积，单位是m m2 2；V V 分散质的体积，单位是分散质的体积，单位是m m3 3。 单位体积的分散质表面积越大，即分散质的颗粒越小单位体积的分散质表面积越大，即分散质的颗粒越小, , 则比表面积越大，体系的分散度越高。则比表面积越大，体系的分散度越高。 第一节第一节 胶体分散系胶体分散系2.表面能表面能表面层分子比内部分子多出一部表面层分子比内部分子多出一部分能量，称为表面能。分能量，称为表面能。第一节第一节 胶体分散系胶体分散系 内内部部质质点点: :同同时时受受到到各各个个方方

7、向向并并且且大大小小相相近近的的作作用用力力，它它所所受受到到的的总总的的作作用用力为零。力为零。 物物质质表表面面的的质质点点: :受受到到的的来来自自各各个个方方向向的的作作用用力力的的合力就不等于零。合力就不等于零。 表表面面能能：表表面面质质点点比比内内部部质点所多余的能量。质点所多余的能量。 减减少少表表面面能能的的方方法法：吸吸附附其他物质、减少表面积。其他物质、减少表面积。第一节第一节 胶体分散系胶体分散系表面能表面能液体有自动缩小表面积的趋势。小的液滴聚集液体有自动缩小表面积的趋势。小的液滴聚集变大，可以缩小表面积，降低表面能。表面积变大，可以缩小表面积，降低表面能。表面积减小

8、过程是自发过程。减小过程是自发过程。这个结论对固体物质同样适用。高度分散的溶这个结论对固体物质同样适用。高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚胶比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚积成大颗粒而减少表面积的趋势，称为聚结不积成大颗粒而减少表面积的趋势，称为聚结不稳定性。稳定性。 第二节第二节 溶胶溶胶1 1溶胶的基本性质溶胶的基本性质溶胶的胶粒是由数目巨大的原子（或分子、离溶胶的胶粒是由数目巨大的原子（或分子、离子）构成的聚集体。子）构成的聚集体。直径为直径为1 1100nm100nm的胶粒分散在分散介质中。的胶粒分散在分散介质中。基本特性：基本特性： 多相性、高度分散性、聚集不

9、稳定性多相性、高度分散性、聚集不稳定性第二节第二节 溶胶溶胶1 1溶胶的基本性质溶胶的基本性质1.1.溶胶的光学性质溶胶的光学性质Tyndall EffectTyndall Effect上：溶液上：溶液下：溶胶下：溶胶第二节第二节 溶胶溶胶TyndallTyndall现象产生的原因现象产生的原因当分散粒直径入射光波长，光波可绕过粒子前进当分散粒直径入射光波长，光波可绕过粒子前进且迫使粒子振动：二次波源向各方发射散射光。且迫使粒子振动：二次波源向各方发射散射光。特性特性散射光强度与单位体积内胶粒数成正比；散射光强度与单位体积内胶粒数成正比；散射光强度与胶粒体积成正比；散射光强度与胶粒体积成正比；

10、散射光强度与波长成反比；散射光强度与波长成反比；分散相与分散介质折射率的差愈大，散射分散相与分散介质折射率的差愈大，散射光愈强。光愈强。第二节第二节 溶胶溶胶第二节第二节 溶胶溶胶1 1溶胶的基本性质溶胶的基本性质2.2.溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质Brown MovementBrown Movement由于介质分子的热运动不断由于介质分子的热运动不断地撞击着胶体粒子所引起的现象。地撞击着胶体粒子所引起的现象。第二节 溶胶布朗布朗(Brown)(Brown)运动运动: : 溶胶中的分散相粒子的不停息的和无规溶胶中的分散相粒子的不停息的和无规则的运动则的运动. . 这种现象是植物学家这种现象

11、是植物学家(Brown)(Brown)于于18271827年首先从水中年首先从水中悬浮花粉的运动中观察到的悬浮花粉的运动中观察到的. . 用超显微镜可以观察布朗运动用超显微镜可以观察布朗运动. . 分散介质分子处于无规则的热运动状态分散介质分子处于无规则的热运动状态, , 从各个方向不断撞击分散相粒子从各个方向不断撞击分散相粒子. . 布朗运动是布朗运动是分子热运动的必然结果分子热运动的必然结果, , 是胶体粒子的热运动是胶体粒子的热运动. . 第二节第二节 溶胶溶胶第二节第二节 溶胶溶胶BrownBrown运动产生原因：运动产生原因：处于热运动状态的介质分子不断撞击胶粒。处于热运动状态的介质

12、分子不断撞击胶粒。某一瞬间胶粒受到各方撞击力不均，向合力方向某一瞬间胶粒受到各方撞击力不均，向合力方向移动。移动。第二节第二节 溶胶溶胶1溶胶的基本性质溶胶的基本性质扩散和沉降平衡扩散和沉降平衡扩散：胶粒存在浓度差时，胶粒将从浓度大的扩散：胶粒存在浓度差时，胶粒将从浓度大的区域向浓度小的区域移动的现象称扩散。区域向浓度小的区域移动的现象称扩散。沉降：密度分散介质的胶粒，在重力作用下沉降：密度分散介质的胶粒，在重力作用下下沉而与流体分离的过程称沉降。下沉而与流体分离的过程称沉降。第二节第二节 溶胶溶胶沉降平衡：沉降平衡：当沉降速度当沉降速度= =扩散速度扩散速度系统达平衡，形成一个系统达平衡，形

13、成一个浓度浓度梯度梯度，此状态称沉降平衡。，此状态称沉降平衡。 第二节第二节 溶胶溶胶3.溶胶的电学性质溶胶的电学性质电泳电泳在外电场作用下，在外电场作用下，带电胶粒在介质中带电胶粒在介质中定向移动的现象称定向移动的现象称电泳电泳。第二节第二节 溶胶溶胶3.溶胶的电学性质溶胶的电学性质电渗电渗在外电场作用下，在外电场作用下，液体介质通过多孔液体介质通过多孔膜向其所带电荷相膜向其所带电荷相反的电极方向定向反的电极方向定向移动的现象。移动的现象。第二节第二节 溶胶溶胶2 2胶团结构及溶胶的稳定性胶团结构及溶胶的稳定性 1.1.胶粒带电原因胶粒带电原因胶核界面的选择性吸附胶核界面的选择性吸附例如：制

14、备氢氧化铁溶胶例如：制备氢氧化铁溶胶 FeClFeCl3 3 (l) +3H(l) +3H2 2O(l)Fe(OH)O(l)Fe(OH)3 3 (s) +3HCl(l)(s) +3HCl(l)溶液中部分溶液中部分Fe(OH)Fe(OH)3 3与与HClHCl作用，作用， Fe(OH)Fe(OH)3 3 (s) +(s) +HCl(l)FeOCl(lHCl(l)FeOCl(l) +2H) +2H2 2O(l)O(l) FeOCl(l)FeOFeOCl(l)FeO+ + ( (aqaq) + ) + ClCl- - ( (aqaq) )第二节第二节 溶胶溶胶2 2胶团结构及溶胶的稳定性胶团结构及溶

15、胶的稳定性 1.1.胶粒带电原因胶粒带电原因胶核表面分子的离解胶核表面分子的离解例例如如：硅硅胶胶的的胶胶核核由由xSiOxSiO2 2.yH.yH2 2O O分分子子组组成成，表表面面的的H H2 2SiOSiO3 3分分子可以离解。子可以离解。 H H2 2SiOSiO3 3 (l) HSiO (l) HSiO3 3- - ( (aqaq) + H) + H+ + ( (aqaq) ) HSiO HSiO3 3- - ( (aqaq) SiO) SiO3 32- 2- ( (aqaq) + H) + H+ + ( (aqaq) )第二节第二节 溶胶溶胶2.2.胶粒的双电层结构胶粒的双电层结

16、构胶团结构：例如，氢氧化铁溶胶胶团结构：例如，氢氧化铁溶胶Fe(OH)Fe(OH)3 3 m mn nFeOFeO+ +(n n- -x x)Cl)Cl- - x x+ +x xClCl- - 胶核胶核 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒胶粒 胶团胶团 (AgI)m nAg (n x)NO3x+xNO3 胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 反离子反离子 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒胶粒 胶团胶团过量的稀过量的稀AgNOAgNO3 3与稀与稀KIKI溶液反应制备的溶液反应制备的AgIAgI溶胶溶胶AgIAgI胶团结构简式：胶团结构简式： 第二节 溶胶第二节 溶胶2.2.胶粒的双电层结构胶

17、粒的双电层结构胶核表面因荷电而结合水，吸附的反离子也水胶核表面因荷电而结合水，吸附的反离子也水合，给胶粒覆盖了一层水合膜。合，给胶粒覆盖了一层水合膜。胶粒运动时水合膜层以及膜层内的反离子一起胶粒运动时水合膜层以及膜层内的反离子一起运动。这部分水合膜层称为吸附层；其余反离运动。这部分水合膜层称为吸附层；其余反离子呈扩散状态分布在吸附层周围，形成与吸附子呈扩散状态分布在吸附层周围，形成与吸附层荷电性质相反的扩散层。层荷电性质相反的扩散层。这种由吸附层和扩散层构成的电性相反的两层这种由吸附层和扩散层构成的电性相反的两层结构称为扩散双电层。结构称为扩散双电层。第二节第二节 溶胶溶胶3.3.溶胶的稳定因

18、素溶胶的稳定因素 胶粒带电胶粒带电两个带电胶粒间存在静电排斥力，阻止胶粒接两个带电胶粒间存在静电排斥力，阻止胶粒接近，合并变大。但是，加热溶胶，胶粒的动能近，合并变大。但是，加热溶胶，胶粒的动能增大到能克服静电斥力时就会聚沉。增大到能克服静电斥力时就会聚沉。胶粒表面的水合膜犹如一层弹性膜，阻碍胶粒胶粒表面的水合膜犹如一层弹性膜，阻碍胶粒相互碰撞合并变大。水合膜层愈厚，胶粒愈稳相互碰撞合并变大。水合膜层愈厚，胶粒愈稳定。定。BrownBrown运动也是溶胶稳定因素之一。运动也是溶胶稳定因素之一。4、溶胶的聚沉溶胶的聚沉：胶体分散系中的分散质从分散剂中分离出胶体分散系中的分散质从分散剂中分离出 来

19、的过程。来的过程。影响溶胶聚沉的因素主要有：影响溶胶聚沉的因素主要有：（1）电解质对溶胶的聚沉作用）电解质对溶胶的聚沉作用 （2）溶胶的互聚）溶胶的互聚 （3）长时间加热）长时间加热 三种溶胶聚沉三种溶胶聚沉. (左左)Al(OH)3; (中中)Fe(OH)3; (右右)Cu(OH)2 第二节第二节 溶胶溶胶第二节第二节 溶胶溶胶电解质作用电解质作用加加电解质，迫使反离电解质，迫使反离子更多进入吸附层，子更多进入吸附层，扩散层变薄，稳定扩散层变薄，稳定性下降。性下降。上：上：ClCl- -离子围绕离子围绕Fe(OH)Fe(OH)3 3胶粒胶粒下：下：POPO4 43-3-离子围绕离子围绕Fe(

20、OH)Fe(OH)3 3胶粒胶粒 第二节第二节 溶胶溶胶溶胶的互聚：溶胶的互聚：两种带有相反电荷的溶胶按适当比例相互两种带有相反电荷的溶胶按适当比例相互混合，溶胶同样会发生聚沉。混合，溶胶同样会发生聚沉。例：例： 明矾净水作用。明矾净水作用。 天然水中胶态的悬浮物大多带负电，明矾在天然水中胶态的悬浮物大多带负电，明矾在水中水解产生的水中水解产生的Al(OH)3溶胶带正电，它们相互聚溶胶带正电，它们相互聚沉而使水净化。沉而使水净化。第二节第二节 溶胶溶胶临界聚沉浓度：临界聚沉浓度：临界聚沉浓度：一定量溶胶在一定时间内发生临界聚沉浓度：一定量溶胶在一定时间内发生聚沉所需电解质的最小浓度聚沉所需电解

21、质的最小浓度负离子聚沉正溶胶；正离子聚沉负溶胶；负离子聚沉正溶胶；正离子聚沉负溶胶；反离子电荷大，聚沉能力强；反离子电荷大，聚沉能力强；同价离子聚沉能力接近，但同价离子聚沉能力接近，但 正离子：正离子：H H+ +CsCs+ + RbRb+ +NHNH4 4+ +KK+ +NaNa+ +LiLi+ + 负离子：负离子：F F- - ClCl- -BrBr- -II- - CNS CNS- -一些有机物离子具有非常强的聚沉能力。一些有机物离子具有非常强的聚沉能力。不同电解质对几种溶胶的临界聚沉浓度不同电解质对几种溶胶的临界聚沉浓度mmolmmolL L-1-1 As2S2(负溶胶负溶胶)AgI(

22、负溶胶负溶胶)Al2O3(正溶胶正溶胶)LiCl58LiNO3165NaCl43.5NaCl51NaNO3140KCl46KCl49.5KNO3136KNO360KNO350RbNO3126CaCl20.65Ca(NO3)22.40K2SO40.30MgCl20.72Mg(NO3)22.60K2Cr2O70.63MgSO40.81Pb(NO3)22.43K2C2O40.69AlCl30.093Al(NO3)30.067K3Fe(CN)60.081/2Al2(SO4)20.096La(NO3)30.069Al(NO3)20.095Ce(NO3)30.069第二节第二节 溶胶溶胶Shulze-Ha

23、rdyShulze-Hardy规则规则电解质对溶胶的聚沉作用，有如下规律：电解质对溶胶的聚沉作用，有如下规律： 反离子的价数愈高，聚沉能力愈强；反离子的价数愈高，聚沉能力愈强；一价、二价、三价反离子的临界聚沉浓度一价、二价、三价反离子的临界聚沉浓度之比近似为之比近似为(1/1)(1/1)6 6:(1/2):(1/2)6 6:(1/3):(1/3)6 6=100:1.8:0.14=100:1.8:0.14即临界聚沉浓度与离子价数的六次方成反比。即临界聚沉浓度与离子价数的六次方成反比。第二节第二节 溶胶溶胶高分子化合物对溶胶的保护作用高分子化合物对溶胶的保护作用(a)(a)和敏化作用和敏化作用(b

24、)(b)第二节 溶胶3 3气溶胶（气溶胶（aerosolaerosol）由极小的固体或液体粒子悬由极小的固体或液体粒子悬浮在气体介质中所形成的分浮在气体介质中所形成的分散系统称为气溶胶。散系统称为气溶胶。图示是各种气溶胶的分散相图示是各种气溶胶的分散相粒子直径的大致范围。粒子直径的大致范围。烟、雾的分散度较高，粉尘烟、雾的分散度较高，粉尘的分散度低，后者稳定性要的分散度低，后者稳定性要差些。差些。第二节 溶胶雾霾：雾是指大气中因悬浮的水汽凝结、能雾霾：雾是指大气中因悬浮的水汽凝结、能见度低于见度低于1 1公里时的天气现象；灰霾的形成主公里时的天气现象；灰霾的形成主要是空气中悬浮的大量微粒和气象

25、条件共同要是空气中悬浮的大量微粒和气象条件共同作用的结果作用的结果. .第二节 溶胶霾与雾的区别：霾与雾的区别：发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的度是饱和的( (如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%100%就可能出现饱和）。雾霾天气是一种大气污染状态，雾就可能出现饱和）。雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是尤其是PM2.5PM2.5（空气动力（空气动力学当量直径小于等于学当量直径小于等于2.52.5微米的

26、颗粒物）被认为微米的颗粒物）被认为是造成雾霾天气的是造成雾霾天气的“元凶元凶”。第二节 溶胶雾霾的源头：雾霾的源头：多种多样，比如汽车尾气、工业排多种多样，比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧，甚至火山喷发等等，雾放、建筑扬尘、垃圾焚烧，甚至火山喷发等等，雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的。但各地霾天气通常是多种污染源混合作用形成的。但各地区的雾霾天气中，不同污染源的作用程度各有差异。区的雾霾天气中，不同污染源的作用程度各有差异。第二节第二节 溶胶溶胶雾霾的危害：雾霾的危害：随着随着空气质量空气质量逐渐恶化，雾霾逐渐恶化，雾霾天气天气现象出现现象出现频率越来越高，它们在人们毫无防范的

27、时候侵入人体呼吸道频率越来越高，它们在人们毫无防范的时候侵入人体呼吸道和肺叶中，从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病、血液和肺叶中，从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病、血液系统、生殖系统等疾病，诸如咽喉炎、肺气肿、哮喘、系统、生殖系统等疾病，诸如咽喉炎、肺气肿、哮喘、鼻炎鼻炎、支气管炎等炎症，长期处于这种环境还会诱发肺癌、心肌缺支气管炎等炎症，长期处于这种环境还会诱发肺癌、心肌缺血及损伤血及损伤. . 第三节第三节 高分子溶液高分子溶液高分子化合物概念：单个分子相对分子量高分子化合物概念：单个分子相对分子量在一万以上的大分子。在一万以上的大分子。 蛋白质、核酸、糖原、存在体液中重要物质蛋白质

28、、核酸、糖原、存在体液中重要物质 ；人体肌肉、组织；又如天然；人体肌肉、组织；又如天然 橡胶等橡胶等 据来源据来源 可分为天然的和合成的可分为天然的和合成的第三节第三节 高分子溶液高分子溶液高分子溶液与溶胶性质比较高分子溶液与溶胶性质比较胶体物质胶体物质相同性质相同性质不同性质不同性质溶胶溶胶1.1.分散相粒子分散相粒子大小大小1100nm1100nm2.2.扩散速率慢扩散速率慢3.3.不能透过半不能透过半透膜透膜多相多相TyndallTyndall现现象明显象明显热力学不热力学不稳定系统稳定系统对电解质对电解质敏感敏感高分子溶高分子溶液液均相均相TyndallTyndall现现象微弱象微弱热

29、力学稳热力学稳定系统定系统对电解质对电解质不太敏感不太敏感缔合胶体缔合胶体均相均相热力学稳热力学稳定系统定系统第三节第三节 高分子溶液高分子溶液1 1高分子化合物的结构特点及溶液的形成高分子化合物的结构特点及溶液的形成1.1.结构特征：结构特征：一般具有碳链，碳链由大量称为链节的结构单一般具有碳链，碳链由大量称为链节的结构单位连接而成，链节重复的次数叫聚合度，以位连接而成，链节重复的次数叫聚合度，以n n表示。表示。天然橡胶天然橡胶 链节为异戊二烯单位链节为异戊二烯单位(-C(-C5 5H H8 8-) -) 。纤维素、淀粉、糖原或高分子右旋糖酐，链纤维素、淀粉、糖原或高分子右旋糖酐，链节为葡

30、萄糖单位节为葡萄糖单位(-C(-C6 6H H1010O O5 5-)-)，通式，通式(C(C6 6H H1010O O5 5) )n n。蛋白质的结构单位是氨基酸。蛋白质的结构单位是氨基酸。第三节第三节 高分子溶液高分子溶液1高分子化合物的结构特点及溶液的形成高分子化合物的结构特点及溶液的形成1.结构特征：结构特征：高分子化合物是不同聚合度的同系物分子组成高分子化合物是不同聚合度的同系物分子组成的混和物，它的聚合度和相对分子质量指的都的混和物，它的聚合度和相对分子质量指的都是平均值。是平均值。高分子化合物分子链的长度以及链节的连接方高分子化合物分子链的长度以及链节的连接方式并不相同，因而形成

31、线状或分枝状结构。式并不相同，因而形成线状或分枝状结构。第三节第三节 高分子溶液高分子溶液2.2.柔性和分子内旋转柔性和分子内旋转内旋转：分子链中内旋转：分子链中许多许多C-CC-C单键，单键， C C原原子以子以spsp3 3杂化，单键杂化，单键能在键角不变条件能在键角不变条件下绕键轴旋转。下绕键轴旋转。柔性：内旋转导致柔性：内旋转导致碳链构型改变，高碳链构型改变，高分子长链两端的距分子长链两端的距离也随之改变。离也随之改变。第三节第三节 高分子溶液高分子溶液3.3.高分子溶液的形成高分子溶液的形成 溶胀：溶剂进入高分子链，溶胀：溶剂进入高分子链，导致化合物舒展，体积成导致化合物舒展，体积成

32、倍增长。倍增长。高分子化合物先溶胀，后高分子化合物先溶胀，后溶解。溶解。与水分子亲和力很强的高与水分子亲和力很强的高分子化合物形成水合膜：分子化合物形成水合膜：稳定性的主要原因。稳定性的主要原因。上：高分子化合物在良溶剂下：高分子化合物在不良溶剂中第三节第三节 高分子溶液高分子溶液2 2聚电解质溶液聚电解质溶液蛋白质等高分子化合物在水溶液中往往以离子形蛋白质等高分子化合物在水溶液中往往以离子形式存在，称为聚电解质（式存在，称为聚电解质（polyelectrolytepolyelectrolyte）1.1.特征：特征：链上有荷电基团很多链上有荷电基团很多电荷密度很大电荷密度很大对极性溶剂分子的亲

33、合力很强对极性溶剂分子的亲合力很强分为阳离子、阴离子、两性离子三类。分为阳离子、阴离子、两性离子三类。 第三节第三节 高分子溶液高分子溶液2.2.等电状态和等电点等电状态和等电点( (isoelectricisoelectric point) point) pIpI 恰好使高分子上恰好使高分子上( (蛋白质蛋白质) )所带正电荷量与负电荷量所带正电荷量与负电荷量相等时溶液的相等时溶液的pHpH，称为等电点。，称为等电点。第三节第三节 高分子溶液高分子溶液2.2.等电状态和等电点等电状态和等电点( (isoelectricisoelectric point) point) pIpI pH pH

34、pIpI，蛋白质形成负离子。，蛋白质形成负离子。pH pH CC6 6H H5 5O O7 73-3-CC4 4H H4 4O O6 62-2-CHCH3 3COOCOO- -CICI- -NONO3 3- -BrBr- -II- -CNSCNS- -NHNH4 4+ +KK+ +NaNa+ +LiLi+ +第三节第三节 高分子溶液高分子溶液3高分子溶液的稳定与破坏高分子溶液的稳定与破坏于于蛋蛋白白质质溶溶液液中中加加入入与与水水作作用用强强烈烈的的有有机机溶溶剂剂也也能能降降低低蛋蛋白白质质的的水水合合程程度度，蛋蛋白白质质因因脱脱水水而而沉淀。沉淀。对少量电解质不太敏感对少量电解质不太敏感

35、 高高分分子子溶溶解解：高高度度水水化化系系统统，加加少少电电解解质质不不足足以破坏水合层。以破坏水合层。第三节第三节 高分子溶液高分子溶液4 4高分子溶液的渗透压和膜平衡高分子溶液的渗透压和膜平衡1.1.高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压 将高分子溶液与溶剂用半透膜隔开，可产生渗将高分子溶液与溶剂用半透膜隔开，可产生渗透现象；透现象；渗透压数值不符合渗透压数值不符合vantvant Hoff Hoff公式；公式；浓度改变时，渗透压的增加比浓度的增加要大浓度改变时，渗透压的增加比浓度的增加要大得多。得多。 原因：高分子链的空隙间束缚着大量溶剂，原因：高分子链的空隙间束缚着大量溶剂，浓度增大，

36、单位体积内溶剂的有效分子数明浓度增大，单位体积内溶剂的有效分子数明显减小。显减小。 第三节第三节 高分子溶液高分子溶液1.1.高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压 高分子溶液渗透压高分子溶液渗透压与溶液与溶液的质量浓度的质量浓度B B(gL(gL-1-1) )的关的关系：系： B B是常数。通过测定，以是常数。通过测定，以/B B对对B B作图得直线，外推至作图得直线，外推至B B 00时时截距为截距为RTRT/ /M Mr r。 第三节第三节 高分子溶液高分子溶液2.2.膜平衡或膜平衡或DonnanDonnan平衡平衡用半透膜隔开，小离子能透过而聚电解质离子不用半透膜隔开，小离子能透过而聚电

37、解质离子不能，但为保持溶液的电中性，平衡时小离子在膜能，但为保持溶液的电中性，平衡时小离子在膜两侧分布不均匀。两侧分布不均匀。第三节第三节 高分子溶液高分子溶液平衡时，平衡时，v v进进= = v v出出c c(Na(Na+ +) )外外c c(Cl(Cl- -) )外外 = = c c(Na(Na+ +) )内内c c(Cl(Cl- -) )内内当当c c1 1c c2 2时，时，x x00，膜外几乎一点也不透入膜内。，膜外几乎一点也不透入膜内。当当c c2 2c c1 1时，时，x x c c2 2/ /2 2 ，膜内外，膜内外NaClNaCl浓度近似相等。浓度近似相等。 当当c c2 2

38、= =c c1 1时，时，x x c c2 2/ /3 3，1 1/ /3 3的的NaClNaCl透入膜内透入膜内。第三节第三节 高分子溶液高分子溶液5 5凝胶凝胶 高分子溶液粘度变大，失去流动性，形成有网高分子溶液粘度变大，失去流动性，形成有网状结构的半固态物质，称为凝胶（状结构的半固态物质，称为凝胶（gelgel）。）。刚性凝胶：粒子间交联强，网状骨架坚固，若刚性凝胶：粒子间交联强，网状骨架坚固，若将其干燥，网孔中的液体可被驱出，凝胶的体将其干燥，网孔中的液体可被驱出，凝胶的体积和外形无明显变化。积和外形无明显变化。弹性凝胶：由柔性高分子化合物形成，干燥后，弹性凝胶：由柔性高分子化合物形成

39、，干燥后，体积明显缩小，有弹性，再放到合适的液体中，体积明显缩小，有弹性，再放到合适的液体中，它又会溶胀变大，甚至完全溶解。它又会溶胀变大，甚至完全溶解。第四节第四节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液1 1表面活性剂表面活性剂1.1.能显著降低水表面张力的物质能显著降低水表面张力的物质称为表面活性剂称为表面活性剂（1 1）NaClNaCl、NHNH4 4ClCl等无机盐及蔗糖、甘等无机盐及蔗糖、甘露醇等多羟基有机物，升高水的露醇等多羟基有机物，升高水的表面张力表面张力 ；（2 2）醇、醛、羧酸、酯等大多数有机）醇、醛、羧酸、酯等大多数有机物，逐渐降低水的表面张力；物，逐渐降低水的表面张力；

40、（3 3）肥皂及各种合成洗涤剂（含）肥皂及各种合成洗涤剂（含8 8个碳个碳原子以上的直链有机酸金属盐、原子以上的直链有机酸金属盐、硫酸盐或苯磺酸盐），显著降低硫酸盐或苯磺酸盐），显著降低水的表面张力水的表面张力 。第四节第四节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液1 1表面活性剂表面活性剂2.表面活性物质在溶液中能形成正吸附表面活性物质在溶液中能形成正吸附3.3.表面活性物的结构特点表面活性物的结构特点含有疏水性非极性基团和亲水性极性基团，亲水基端含有疏水性非极性基团和亲水性极性基团，亲水基端进入水中，疏水基端离开水相，在水表面定向排列，进入水中，疏水基端离开水相，在水表面定向排列，从而降低表

41、面张力。从而降低表面张力。 第四节第四节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液2.缔合胶体缔合胶体表面活性剂达到一定量，在水相表面定向排列的表面活性剂达到一定量，在水相表面定向排列的同时，疏水基相互紧靠，逐渐聚集，形成亲水基同时，疏水基相互紧靠，逐渐聚集，形成亲水基朝外而疏水基在内的胶束。由胶束形成的溶液称朝外而疏水基在内的胶束。由胶束形成的溶液称为缔合胶体。由于胶束的形成减小了疏水基与水为缔合胶体。由于胶束的形成减小了疏水基与水的接触面积，从而使系统稳定。的接触面积，从而使系统稳定。第四节第四节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液2.2.缔合胶体缔合胶体开始形成胶束时表面活性剂的最低浓开始

42、形成胶束时表面活性剂的最低浓度称为临界胶束浓度（度称为临界胶束浓度（CMCCMC），数值），数值受温度、表面活性剂用量、分子缔合受温度、表面活性剂用量、分子缔合程度、溶液程度、溶液pHpH值及电解质的影响。值及电解质的影响。接近接近CMCCMC，胶束呈球形。浓度增大，胶束呈球形。浓度增大，胶束成为圆柱形乃至板层形。胶束成为圆柱形乃至板层形。表面活性剂可使不溶于水的油脂或其表面活性剂可使不溶于水的油脂或其它有机物裹在其中形成胶束，称为增它有机物裹在其中形成胶束，称为增溶。溶。第四节第四节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液3.3.乳状液乳状液乳状液是不相溶的分散相液体分散乳状液是不相溶的分散相液体分散在另一种液体中所成的粗分散系。在另一种液体中所成的粗分散系。其中一相是水，另一相统称为油。其中一相是水，另一相统称为油。乳状液属于不稳定系统。要稳定乳乳状液属于不稳定系统。要稳定乳状液，须有乳化剂，常用的是表面状液，须有乳化剂，常用的是表面活性剂。活性剂。乳状液可分为乳状液可分为“水包油水包油”（O/WO/W）和和“油包水油包水”（W/OW/O）两种类型。）两种类型。