13章胶体分散体系和大分子溶液

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1、跳转到第一页物理化学电子教案物理化学电子教案第十三章第十三章2024/8/251物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页第十三章 胶体分散体系和大分子溶液13.1 13.1 胶体和胶体的基本特性胶体和胶体的基本特性13.2 13.2 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化13.3 13.3 溶胶的但动力性质溶胶的但动力性质13.4 13.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质13.5 13.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质13.6 13.6 溶胶的稳定性和聚沉作用溶胶的稳定性和聚沉作用13.7 13.7 乳状液乳状液13.8 13.8 大分子概说大分子概说13.10 13.10 大分

2、子的相对分子质量大分子的相对分子质量13.11 13.11 唐南唐南( (DonnanDonnan) )平衡平衡2024/8/252物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页13.1胶体和胶体的基本特性 一 .分散体系的分类 一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的体系叫作“分散体系”。被分散的物质称作“分散相”，而另一种物质叫作“分散介质”。 1 .分子分散体系：分散粒子的半径小于10-9m，相当于单个分子或离子的大小，此时分散相与分散介质形成均匀的一相，属于单相体系。如NaCl溶于水形成的“真溶液”。2024/8/253物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院

3、跳转到第一页分散体系的分类 2 .胶体分散体系：分散粒子的半径在109107m的范围内，分散相与分散介质不是一相，存在相界面。它是高度分散的多相体系，具有很大的比表面和很高的表面能。因此，胶体粒子有自动聚集的趋势，是热力学不稳定体系。如难溶于水的固体物质高度分散在水中所形成的胶体分散体系，简称“溶胶”。 如AgI溶胶，SiO2溶胶等。2024/8/254物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页分散体系的分类 3 .粗分散体系：分散粒子的半径在10-7-10-5m范围，用普通显微镜甚至眼睛直接观察就能分辩出是多相体系。如“乳状液”（牛奶），“悬浮液”（如泥浆）等。2024/

4、8/255物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页分散体系的分类2024/8/256物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页胶体的基本特性 胶体的共同基本特性是：分散粒子的半径在 10-910-7m范围，是多相分散体系。表面能高，胶体粒子有自动聚集的趋势，是热力学不稳定体系。2024/8/257物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页13 .2 溶胶的制备和净化一 . 溶胶的制备1 .分散法：用适当的方法使大块物质在稳定剂存在下分散成胶体粒子的大小。（1）研磨法：研磨粉碎的方法。2024/8/258物理化学物理化学 湖南大学材料

5、学院湖南大学材料学院跳转到第一页溶胶的制备（3）超声波分散法：用超声波（频率大于1600Hz）所产生 的能量来进行分散作用。 这种方法目前只用来制备乳状液。 如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管4中。样品管固定在变压器油浴中。 在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。 2024/8/259物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页 溶胶的制备（4）电弧法：用金属Pt ,Cu ,Au等为电极，浸在不断冷却的水中，水中加 入少量NaOH（稳定剂），外加20100V的直流电，调节两极的距离使之产生电弧，形成金

6、属溶胶。在放电时，金属原子因高温而蒸发，随即又被溶液冷却而凝聚。因此，此法实际包括分散和凝聚两个过程。 2024/8/2510物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页 溶胶的制备2.凝聚法凝聚法是将分子、离子等凝聚而形成溶胶粒子的方法（1）化学凝聚法：溶液中进行的氧化还原、水解、复分解 等反应，只要有一种产物的溶解度很小，就可控制反应条件使析出的产物分子凝聚成溶胶粒子。如：2024/8/2511物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页溶胶的制备（2）物理凝聚法：利用适当的物理过程（如蒸气骤冷，改变溶剂等）可以使物质凝聚成胶体粒子的大小。如将汞蒸气通

7、入冷 水中可得汞溶胶。（3）更换溶剂法：改换溶剂也可以制得溶胶。如将松香的 酒精溶液滴入水中。由于松香在水中的溶解度很小，形成松香的水溶胶。2024/8/2512物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页溶胶的净化 1.渗析法 将需要净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的容器内，膜外放纯溶剂。 利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。 如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析速度。2024/8/2513物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页溶胶的净化 2 .超过滤法：超过滤法： 用孔径细小

8、的半透膜用孔径细小的半透膜（10-8m 3 10-7 m）在加压或吸滤的情况在加压或吸滤的情况下使胶粒与介质分离。下使胶粒与介质分离。在过滤时，在膜的两在过滤时，在膜的两边施加电压，则边施加电压，则 称为称为“电超过滤法电超过滤法”。 2024/8/2514物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页13 .3 溶胶的动力性质 一.布朗运动2024/8/2515物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页扩散1.菲克第一定律右图是一筒状容器，内盛溶胶。在某一截面AB的两边溶胶的浓度不同，c1 c2，由于热运动和胶粒的布朗运动，可观察胶粒从高浓度区向低浓度区迁

9、移。 c1c2AB2024/8/2516物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页扩散 在稀溶液中，设任一平行AB 面的截面上的浓度是均匀的， 而浓度随x 方向线性降低，浓度梯度为 dc / dx。设通过AB面的扩散质量为m，通过 AB 的扩散速度为 dm / d t 。那么扩散速度应与浓度梯度及AB 面的面积 A 成正比。即： (13 .2)式就是菲克第一定律。D 是扩散系数，其物理意义是单位浓度梯度(dc / dx = 1)，单位时间内通过单位截面积的扩散量。式中的负号代表扩散方向与浓度梯度的方向相反。2024/8/2517物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料

10、学院跳转到第一页扩散2.菲克第二定律AEBFc1 c2dxx2024/8/2518物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页扩散2024/8/2519物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页扩散 3 .扩散系数D与粒子的半径 r，介质的粘度之间的关系CAEDBFc1c2 图 13 .92024/8/2520物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页扩散2024/8/2521物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页扩散 观察粒子的布朗运动，测得 值，代入(13 .5)求得扩散系数D，根据(13 .6)式由D可求得

11、粒子的半径 r。2024/8/2522物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页渗透压若AB截面是一个只允许溶剂分子通过的半透膜，那么溶剂分子将从右向左通过半透膜渗透，即由溶胶的低浓度 c2 向高浓度 c1 渗透。使溶剂分子作定向移动的力( f = Ad )来自渗透压之差d 。f 与扩散力方向相反，大小等。c1c2AB2024/8/2523物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页渗透压 一般溶胶的溶解度很小，即n 值很小，所以 值很小。 2024/8/2524物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页沉降和沉降平衡 如果溶胶粒子的密

12、度比分散介质的密度大，那么在重力场作用下粒子就有向下沉降的趋势，沉降的结果将使底部粒子的浓度大于上部，造成上下浓度差 ，而扩散作用将促使浓度均一。可见，重力作用下的沉降与浓差作用下的扩 散其效果是相反的。当两种效果相反的作用相等时，粒子随高度的分布形成稳定的浓度梯度，达到平衡状态，这种平衡称为“沉降平衡”。2024/8/2525物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页沉降和沉降平衡 图中容器的截面积为A ;溶胶粒子半径为r ; N1、N2分别为在x1和 x2处单位体积内溶胶的粒子数；N 为在高度为dx 一层内，单位体积的粒子数。使粒子下沉的重力为：2024/8/2526物

13、理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页沉降和沉降平衡 因为粒子的扩散力与渗透力方向相反，大小相等。在该层中粒子所受的扩散力为-Ad（负号表示扩散力与重力方向相反）2024/8/2527物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页沉降和沉降平衡 从上式可以看出，粒子的质量愈大，其平衡浓度随高度的降低也愈大。如果粒子比较大，布朗运动不足以克服沉降作用，粒子就会以一定速度沉降到容器的底部。半径为r的球形粒子所受的重力为：2024/8/2528物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页沉降和沉降平衡 按照流体力学中的斯托克斯 (Stokes)

14、 公式，半径为 r，速度为 dx/dt的球体在粘度为 的介质中运动时所受的阻力为：2024/8/2529物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页沉降和沉降平衡 若知密度和介质的粘度，可测粒子的沉降速度dx/dt来计算粒子的半径。相反，若知粒子的半径，测定沉降速度，可求得介质的粘度。 一般地，溶胶的粒子太小，沉降速度太缓慢，以至于无法测定 。此时需借助“超离心机”。超离心机产生的离心力在平衡时与扩散力相等，而方向相反。即：2024/8/2530物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页沉降和沉降平衡 式中为离心机的角速度；x为旋转轴到溶胶中某一平面的距离

15、。积分上式:2024/8/2531物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页 13 .4 溶胶的光学性质 一.丁达尔效应 在暗室中，让一束光线通过一个看来完全透明的溶胶，从垂直光束的方向可以看到一个发光的圆锥体，仔细观察可以看到内有微粒闪烁，这种现象称丁达尔效应。Tyndall效应效应光源光源2024/8/2532物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页丁达尔效应丁达尔效应 由光学原理得知，当光线照射不均匀的介质时，如果粒子的直径比光的波长 大( 2r )，则粒子表面对入射光主要产生反射作用。粗分散体系就属于这 种情况。如果粒子的直径比光的波长小( 2

16、r Rb K Na Li对于正溶胶：一价负离子的聚沉能力的次序为： F Cl Br NO I(3)同号离子的影响：电解质的聚沉作用是正负离子作用的总和。通常同号离子的价数越高，则电解质的聚沉能力越低。如，对电负性的亚铁氰化铜溶胶的聚沉值KNO为28.7，KSO为47.5molm2024/8/2557物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页影响聚沉作用的一些因素 (4)有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这与它们具有很强的吸附能力有关。 任何电解质，只要浓度达到一定数值，都会使溶胶聚沉。 2胶体体系的相互作用 把两种电性相反的溶胶混合，能发生相互聚沉作用，与电解质聚沉的不同

17、之处在于它要求的浓度条件比较严格。只有一种溶胶的总电量能中和另一种溶胶的总电量时，才能发生完全聚沉，否则只能发生部分聚沉，甚至不聚沉。2024/8/2558物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页影响聚沉作用的一些因素 3大分子化合物对溶胶的保护作用和敏化作用明胶、蛋白质、淀粉等大分子化合物有亲水性。在溶胶中加入一定量的大分子溶液，可以显著提高溶胶的稳定性。适当加入少量电解质时不致聚沉，这种作用称为大分子的保护作用。 不是所有大分子化合物都有保护作用，只有当所用的大分子化合物易被胶粒吸附，并将胶粒表面全部覆盖时，才能产生有效的保护作用。此时大分子化合物把憎水的胶粒表面变为

18、亲水性表面，使其对介质的亲和力增加，起到了防止聚沉的作用。同时也防止了胶粒之间及胶粒与电解质的直接接触.2024/8/2559物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页影响聚沉作用的一些因素 用大分子溶液保护溶胶，所用大分子化合物必须达至一定量。如果用量过少，使得大分子不足以覆盖胶粒表面时，反而会使胶粒聚集在大分子周围，大分子就会起到聚积胶粒的桥梁作用。这样不但没有保护作用，反而使溶胶更易聚沉，这种促进聚沉的作用，称为大分子溶液的敏化作用。通常将大分子引起的聚沉称为“絮凝作用”，所用的大分子化合物称为“絮凝剂”。2024/8/2560物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大

19、学材料学院跳转到第一页13.7 乳状液乳状液 一.一般概念 一种液体以细小液珠的形式分散在另一种与它不互溶的液体中所形成体系称为 “乳状液”。这两种互不溶的液体之一是水或水溶液 (统称为水相) ，另一种是有机液体(统称为油)。若油为分散相，而水为分散介质，则称为“水包油型乳状液”以 O/W表示；若水为分散相而油为分散介质，则称为 “油包水型乳状液”，以W/O表示之。 乳状液是热力学不稳定体系，其分散相液珠有自动聚结，而使体系分成油、水两层的趋势。2024/8/2561物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页一般概念一般概念 通常将分散相称为内相，分散介质称为外相。显然，内

20、相是不连续，而外相是连续的。要区分乳状液是O/W还是W/O型，一般可以用稀释、染色和测电导等方法。 如果乳状液能被水稀释，则为O/W型；如牛奶能用水稀释。相反，如果能被油所稀释，或者将油溶性染料如红色的苏丹等加入乳状液。如果整个液体带色，证明油是外相即W/O型。若只是星星点的液滴带色，则是O/W。测定乳状液的电导，也能判断其类型，O/W型电导较大，W/O型电导较低。2024/8/2562物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页乳化剂的作用 能使乳状液相对稳定的第三组分物质通常称作“乳化剂”。 1.乳化剂的种类(1)表面活性物质，如肥皂、洗涤剂等。(2)具有亲水性的大分子化

21、合物，如明胶、蛋白质、树胶等。(3)不溶性固体粉末，如Fe、Cu、Ni的碱式硫酸盐，PbSO、FeO、CaCO、粘土、炭黑等。 形成 O/W 还是形成 W/O 型乳状液首先取决于乳化剂的品种。2024/8/2563物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页乳化剂的作用 若采用一价金属皂，如K、Na皂类。该皂的极性基的横截面要比非极性基大些，有利于形成O/W型，而二价或三价的Zn、Fe、Ca、Mg、Al的皂类，其极性基的横截面要比具有两、三个碳链的非极性基的要小些，有利于形成W/O型。油水油水2024/8/2564物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页

22、乳化剂的作用又如：油和水都对不溶性固体粉末乳化剂有不同程度的湿润作用，因此固体粉末能聚积在油水表面上，形成一层固体物质的薄膜。如果水对固体的润湿较高，则粉末薄膜必然凸向水相，有利形成O/W型乳状液(a)；若油对固体的润湿性较高，则粉末膜将凸向油相，有利于形成W/O型(c)，如图13.22所示：水油（a）油水（c）图13.22亲水固体粉末乳化作用示意图油水（b）2024/8/2565物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页乳化剂的作用 如果水对固体粉末的湿润较大，而形成 W/O 型(图中的(b) )则水油的表面有相当部分没有被保护，因而就不会稳定。固体粉末所形成的保护膜使内

23、相不能相互聚结2乳化剂使乳状液稳定的原因( 1 )当用表面活性剂（亲水性的大分子化合物）、不溶性固体粉末作为乳化剂时，乳化剂聚积在油水相界面上，形成了包围分散相液珠，具有一定机械强度的保护膜，将各个分散相液珠隔开，阻止它们聚结变大。2024/8/2566物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页乳化剂的作用 ( 2 ) 当用表面活性物质作为乳化剂时，表面活性物质除了在油水界面上形成保护膜以外，由于其亲水基伸向水中，亲油基伸向油中，所以降低了油水界面的界面张力，降低了体系表面能，从而变得较为稳定。 ( 3 )对于稀的O/W型乳状液，分散相小油珠与溶胶粒子的表面相似，带有电荷，

24、形成双电层，有 电势存在，因为同性电的相斥，阻止小油珠相互靠近，因此防止了聚结。2024/8/2567物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页乳状液的转化和破坏 1.乳状液的转化 乳状液的转化是指O/WW/O型，或者W/OO/W型。一价K、Na皂形成O/W型乳状液，若加入足量的CaCl，则可以生成钙皂使乳状液转变成 W/O型。但应该指出：如果所加入相反类型的乳化剂的量太少，则不发生转化。如果用量适中，两种相反类型的乳化剂同时起相反的效应，则乳状变成不稳定而被破坏。2024/8/2568物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页乳状液的转化和破坏2.乳状

25、液的破坏破乳破乳的方法一般有以下几种方法：( 1 )加入表面活性更强，但碳链较短，不能形成 牢固保护膜的表面活性剂来顶替原来的乳化剂。以此破坏保护膜，使液珠聚结，常用的破乳剂是戊醇。( 2 )用化学方法来破乳。如以皂类作乳化剂时，可加入酸使脂肪酸析出，即可达破乳的目的。( 3 )加入相反效应的乳化剂来破乳。2024/8/2569物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页乳状液的转化和破坏 ( 4 )对W/O型乳状液，如含水原油，可采用高压电法破乳。原油中的微小水珠在高压电作用下被极化，一端带正电，一端带负电。因此能彼此联结成链，最后变成较大的水滴，在重力作用下分离出来。 (

26、 5 )其它破乳方法。 如加热以降低乳化剂在相界面上的吸附，并减少体系的粘度，加剧液珠碰撞；加压使乳状液通过活性炭、硅胶等吸附剂层，使保护膜被破坏；将分散相与分散介质密度不同的乳状液置于离心机中，靠强离心力使之浓缩，并分层，从牛奶中提取奶油，就是用离心破乳的。2024/8/2570物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页 大分子化合物的相对分子质量大于10。 大分子化合物的单个分子的大小和胶粒差不多(1100nm)。因此可表现出胶体的一些性质。如它们都不能通过半透膜。但因大分子在溶液中是以单个分子存在的，因此它所表现的某些性质又与小分子的真溶液相似。如它们都是热力学稳定体

27、系。 大分子化合物，它有天然的，如淀粉、蛋白质、核酸、天然橡胶等；也有人工合成的，如合成橡胶、合成树脂等。13.8 大分子概说2024/8/2571物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页13.10 大分子的相对分子质量一.聚合物的平均相对分子质量聚合物的相对分子质量，是统计平均的结果。1.数均相对分子质量 设某一高聚物试样，相对分子质量为 M1的分子数目为N1，相对分子质量为M2的分子数目为 N2， ， 。相对分子质量为Mi 的分子数目为Ni。将这些不同质量的分子，按它们所占总分子数目的比例进行平均，得到的相对分子质量称为数均相对质量：2024/8/2572物理化学物理

28、化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分子质量2024/8/2573物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分子质量 设在高聚物试样中，相对分子质量为 M1 的分子其质量为W1(W1=N1 M1),相对分子质量为Mi的分子其质量为Wi(Wi=Ni Mi)。如果这些分子按它们所占总质量的比例进行平均，得到的相对分子质量为质均相对分子质量：2 .质均相对分子质量2024/8/2574物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分

29、子质量2024/8/2575物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分子质量3 . Z均相对分子质量4 .粘均相对分子质量 式中为常数，其值可由实验求得。2024/8/2576物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分子质量 对于多分子的高聚物体系，用不同的统计平均方法得到的相对平均分子质量是不同的。如果能得到分子相对质量是完全均一的高聚物，即 M1 = M2 = M3 = . = Mi = M，那么：2024/8/2577物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学

30、院跳转到第一页高聚物相对分子质量的测定方法1.端基分析法 端基分析法是利用线性高聚物的分子链末端有可进行定量分析的基团。从测定这些基团的含量来计算高聚物的相对分子质量。此法得到的是数均分子质量。例如聚酰胺类高聚物，它的端基有可定量测定的- COOH和 -NH2。用酸碱滴定来分析羧基或氨基的含量，就可得到聚酰胺的Mn：2024/8/2578物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页高聚物相对分子质量的测定方法 W为试样的质量，ni为被分析端基的物质的量（耗酸或碱的摩尔数），x 为每分子中可分析的端基数。2渗透压法2024/8/2579物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学

31、材料学院跳转到第一页高聚物相对分子质量的测定方法 3粘度法2024/8/2580物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页高聚物相对分子质量分布的测定方法 1利用不同分子质量的高聚物的溶解度不同。将试样 分成若干级，从而得到分子质量分布。如沉淀分级、溶解分级和梯度淋洗分级。 2主要利用高聚物溶液中分子运动性质，如在超离心力场作用下，由于高聚物分子质量不同，而受到不同的离心力，于是高聚物就按不同的分子质量有不同的位置。从而得到分子质量分布。 3利用高聚物分子大小的不同，得出分子质量分布。例如电子显微镜法和凝胶色谱法。2024/8/2581物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南

32、大学材料学院跳转到第一页13.11 唐南(Donnan)平衡 通常聚电解质含有少量杂质电解质。电解质能自由通过半透膜，但当达平衡时，小离子在膜的两边分布不均等。唐南研究了这些小离子在膜两边的平衡情况，所以这种平衡称作唐南平衡。 一大分子不带电的情况(蛋白质在等电点就属于这种情况)2024/8/2582物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页大分子不带电的情况大分子不带电的情况 右室为纯水，左室 为不带 电的大分子 P 的水溶液。由于 , 所以 H2O 分子能自右向左渗透，直到 H2O 在膜两边的化学势相等，即达平衡。其渗透压可用范霍夫公式表示： c2为大分子 P 的浓度。

33、2024/8/2583物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页大分子带有电荷 蛋白质离子Pz不能通过半透膜，若溶液中只有蛋白质，而无其它电解质，Na必须和Pz留在膜的同一侧，以保持电中性。 每一个蛋白质分子在溶液中就有(z+1)个粒子，由于粒子数增加了，所以渗透压也增加。设蛋白质的浓度为c2，则：2024/8/2584物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页大分子带有电荷每一个蛋白质分子在溶液中就有(z+1)个粒子，由于粒子数增加了，所以渗透压也增加。设蛋白质的浓度为c2，则：(z+1)是粒子的总数，此时，渗透压法测得是数均相对分子质量 它不管粒子的

34、大小。因此这样测得的相对分子质量小，仅是蛋白质应有值的1/(z+1)。2024/8/2585物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页在有其它电解质的情况 设开始时左边的蛋白质浓度为c2，右边NaCl的浓度为c1。由于左边没有 Cl，所以Cl 从右向左扩散。为了维持电中性，必然有相同数量的Na从右向左扩散，结果是Cl与Na成对的向左扩散，达平衡后 。与开始相比，设有浓度为x的NaCl扩散到了左边，其平衡浓度分布如图 13.29(b)2024/8/2586物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页在有其它电解质的情况对稀溶液，设所有活度系数为1，则得： 2

35、024/8/2587物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页在有其它电解质的情况由于渗透压是由于膜两边粒子数不等而引起的，所以将x代入上式：2024/8/2588物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页在有其它电解质的情况 若c1 zc2，即右边所加电解质的浓度很小，上式可简化为：相当于大分子带电，而没有其它电解质的情况。2024/8/2589物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页在有其它电解质的情况相当于大分子不带电的情况（即等电点）。 唐南研究了大分子带电，或加其它电解质的离子的膜平衡情况及各离子的浓度分布。2024/8/

36、2590物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页ALBERT EINSTEIN ALBERT EINSTEIN (1879-1955) was born in Germany and educated in Switzerland;and he died in the United States.He was refused a position as assistant in the physics department in the Zurich Polytechnical institute on his graduation, and he settled for

37、 position as an examiner in the Swiss Patent Office in 1900. In a few short years he produced three theories, each of which was fundamentally important in different branches of physics and chemistry: the theory of the photoelectric effect, the theory of Brownian motion, and the theory of relativity.

38、 2024/8/2591物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页ALBERT EINSTEIN Einstein was forced out of Nazi Germany in the early 1930s along with Fritz Haber and others, and came to the United States, where he spent the rest of his life at the Institute for Advanced Study at Princeton. Einstein received the Nobel Pr

39、ize in physics in 1921 for his work on the photoelectric effect.2024/8/2592物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页JOHN WILLIAM STRUTT JOHN WILLIAM STRUTT (1842-1919) English physicist, is better known by the more familiar name Lord Rayleigh. Rayleigh was one of the luminaries of British science in many labo

40、ratories as a standard reference textbook. His derivation of the Rayleigh scattering law in 1871 explained the blue color of the sky. His most famous and dramatic work involved isolating argon. 2024/8/2593物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页JOHN WILLIAM STRUTT In determinations of the molar mass of nitro

41、gen at that time,scientists had found that the density of nitrogen prepared from ammonia was less than the density of nitrogen prepared from air.Rayleigh noted that in 1795 Cavendish had oxidized nitrogen from air by passing a spark through the gas;he had found a small residue of gas that could not

42、be oxidized and had abandoned the experiments. 2024/8/2594物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院跳转到第一页JOHN WILLIAM STRUTT Rayleigh pushed Cavendishs experiment to its logical conclusion and discovered argon at about the same time Ramsey discovered the gas by much simpler chemical methods. It was largely because of this experiment that Rayleigh received the Nobel Prize in chemistry for discovering argon.2024/8/2595物理化学物理化学 湖南大学材料学院湖南大学材料学院