章胶体与大分子溶液.pptx

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1、2023/4/2114.1 胶体及其基本特性胶体及其基本特性胶粒的结构 分散相与分散介质分散体系分类 （1）按分散相粒子的大小分类 （2）按分散相和介质的聚集状态分类 （3）按胶体溶液的稳定性分类憎液溶胶的特性胶粒的形状第1页/共98页2023/4/21分散相与分散介质分散相与分散介质 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相（dispersed phase），另一种物质称为分散介质（dispersing medium)。例如：云，牛奶，珍珠第2页/共98页2023/4/21分散体系分类分散体系分类分散体系通常有三种分类方法：分子分散体系胶体分散体系粗分散

2、体系按分散相粒子的大小 液溶胶固溶胶气溶胶按胶体溶液的稳定性 憎液溶胶亲液溶胶按分散相和介质的聚集状态第3页/共98页2023/4/21（1）按分散相粒子的大小分类按分散相粒子的大小分类 1.分子分散体系 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在10-9 m以下。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。2.胶体分散体系 分散相粒子的半径在1 nm100 nm之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。3.粗分散体系 当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，

3、如黄河水。第4页/共98页2023/4/21（2）按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类1.液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液C.液-气溶胶 如泡沫第5页/共98页2023/4/21（2）按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金B.固-液溶胶 如珍珠，某些宝石C.固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛第6页/共98页2023

4、/4/21（2）按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类3.气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围.A.气-固溶胶 如烟，含尘的空气B.气-液溶胶 如雾，云第7页/共98页2023/4/21（3）按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类1.憎液溶胶 半径在1 nm100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。这是胶体

5、分散体系中主要研究的内容。第8页/共98页2023/4/21（3）按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类2.亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。第9页/共98页2023/4/21憎液溶胶的特性憎液溶胶的特性（1）特有的分散程度 粒子的大小在10-910-7 m之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性。（2）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界

6、面，比表面很大。（3）热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。第10页/共98页2023/4/21胶粒的结构胶粒的结构 形成憎液溶胶的必要条件是：（1）分散相的溶解度要小；（2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而 聚沉。第11页/共98页2023/4/21胶粒的结构胶粒的结构 胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒；胶粒与扩散层中的

7、反号离子，形成一个电中性的胶团。第12页/共98页2023/4/21胶粒的结构胶粒的结构 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。第13页/共98页2023/4/21胶粒的结构胶粒的结构例1：AgNO3+KIKNO3 +AgI 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式：(AgI)m n I (n-x)K+x xK+|_|_|胶核胶粒胶团胶团的图示式：第14页/共98页2023/4/21胶粒的结构胶粒的结构例2：AgNO3+KIKNO3 +AgI

8、过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式：(AgI)m n Ag+(n-x)NO3x+x NO3|_|_|胶核胶粒胶团 胶团的图示式：第15页/共98页2023/4/21胶粒的形状胶粒的形状 作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。质点为球形的，流动性较好；若为带状的，则流动性较差，易产生触变现象。第16页/共98页2023/4/21胶粒的形状胶粒的形状例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点（2）V2O5 溶胶是带状的质点（3）Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点第17页/共98页2023/4/2114.2 溶胶的制备与净化（自学）溶胶的制备与净化（自学）溶胶的

9、制备 （1）分散法 1.研磨法 2.胶溶法 3.超声波分散法 4.电弧法（2）凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法溶胶的净化 （1）渗析法（2）超过滤法第18页/共98页2023/4/21补充：胶体的界面性质1.弯曲表面性质 胶粒具有巨大的附加压力，是一种高压粒子。2.自发降低表面能胶粒聚结，最终沉降吸附第19页/共98页2023/4/2114.3 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 Brown 运动 胶粒的扩散 溶胶的渗透压 沉降平衡 高度分布定律第20页/共98页2023/4/21Brown运动运动(Brownian motion)1827 年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮在液面

10、上的花粉粉末不断地作不规则的运动。后来又发现许多其它物质如煤、化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为布朗运动。但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。第21页/共98页2023/4/21Brown运动运动(Brownian motion)1.什么是布朗运动？通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。第22页/共98页2023/4/21Brown运动运动 2.Brown运动的本质。认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不

11、同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。当半径大于5 m，Brown运动消失。第23页/共98页2023/4/21Brown运动的本质运动的本质第24页/共98页2023/4/21胶粒的扩散胶粒的扩散 胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。如图所示，在CDFE的桶内盛溶胶，在某一截面AB的两侧溶胶的浓度不同，C1C2。由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶粒从C1区向C2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用。第25页/共98页2023/4/21溶胶的渗透压溶胶的渗透压 由于胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加的电

12、解质离子可以透过半透膜，所以有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：式中c为胶粒的浓度。由于憎液溶液不稳定，浓度不能太大，所以测出的渗透压及其它依数性质都很小。但是亲液溶胶或胶体的电解质溶液，可以配制高浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。第26页/共98页2023/4/21沉降平衡沉降平衡沉降：在外力场的作用下（1）沉降平衡在重力作用下沉降不变 浓差作用下扩散渐强最终平衡形成浓度梯度（2）沉降速度可测指定分散质和分散剂所以，可通过 求胶粒的大小粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。第27页/共98页2023/4/2114.4 溶胶

13、的光学性质溶胶的光学性质 光散射现象 Tyndall效应 Rayleigh公式 乳光计原理 浊度 超显微镜第28页/共98页2023/4/21光散射现象光散射现象 当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400700 nm之间。（1）当光束通过粗分散体系，由于粒子大于入射光的波长，主要发生反射，使体系呈现混浊。（2）当光束通过胶体溶液，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱。（3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。第29页/共98页2023/4/21Tyndall效应效应 Tynda

14、ll效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。第30页/共98页2023/4/21Tyndall效应效应第31页/共98页2023/4/21Rayleigh公式公式 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射现象，对于粒子半径在47nm以下的溶胶，导出了散射光总能量的计算公式，称为Rayleigh公式：式中：A 入射光振幅，单位体积中粒子数 入射光波长，每个粒子的体积 分散相折射率，分散介质的折射率第

15、32页/共98页2023/4/21Rayleigh公式公式 从Rayleigh公式可得出如下结论：1.散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入 射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、紫色光散射作用强。2.分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则散射作 用亦愈显著。3.散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。第33页/共98页2023/4/21乳光计原理乳光计原理 当分散相和分散介质等条件都相同时，Rayleigh公式可改写成：当入射光波长不变，保持浓度相同，保持粒子大小相同代入上式可得：如果已知一种溶液的散射光强度和粒子半径（或浓度），测定未知溶液的散射光强度，就可以知道其粒径（或浓度），

16、这就是乳光计。第34页/共98页2023/4/21浊度浊度（turbidity）浊度的物理意义：浊度计的用处：当光源、波长、粒子大小相同时，溶胶的浓度不同，其透射光的强度亦不同。浊度的定义为：透射光强度 入射光强度 样品池长度 浊度当第35页/共98页2023/4/21超显微镜的特点超显微镜的特点 普通显微镜分辨率不高，只能分辨出半径在200 nm以上的粒子，所以看不到胶体粒子。超显微镜分辨率高，可以研究半径为5150 nm的粒子。但是，超显微镜观察的不是胶粒本身，而是观察胶粒发出的散射光。是目前研究憎液溶胶非常有用的手段之一。第36页/共98页2023/4/21超显微镜的类型超显微镜的类型

17、1.狭缝式 照射光从碳弧光源射击，经可调狭缝后，由透镜会聚，从侧面射到盛胶体溶液的样品池中。超显微镜的目镜看到的是胶粒的散射光。如果溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗。第37页/共98页2023/4/21超显微镜的类型超显微镜的类型 2.有心形聚光器 这种超显微镜有一个心形腔，上部视野涂黑，强烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目镜，而是在腔壁上几经反射，改变方向，最后从侧面会聚在试样上。目镜在黑暗的背景上看到的是胶粒发出的的散射光。第38页/共98页2023/4/21 从超显微镜可以获得哪些有用信息？（1）可以测定球状胶粒的平均半径。（2）间接推测胶粒的形状和不对称性。例如，球状 粒子不闪光，不

18、对称的粒子在向光面变化时有 闪光现象。（3）判断粒子分散均匀的程度。粒子大小不同，散 射光的强度也不同。（4）观察胶粒的布朗运动、电泳、沉降和凝聚等 现象。超显微镜的类型超显微镜的类型第39页/共98页2023/4/2114.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质 胶粒带电的本质 电动现象（2）电渗（3）流动电势（4）沉降电势 双电层 动电电位(1)电泳Tiselius电泳仪 界面移动电泳仪显微电泳仪区带电泳第40页/共98页2023/4/21胶粒带电的本质胶粒带电的本质 （1）胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。胶核胶粒胶团胶核胶粒胶团AgNO3过量KI过量第41页/共98页202

19、3/4/21胶粒带电的本质胶粒带电的本质 （2）离子型固体电解质形成溶胶时，由于正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。例如：将AgI制备溶胶时，由于Ag+较小，活动能力强，比I-容易脱离晶格而进入溶液，使胶粒带负电。第42页/共98页2023/4/21（3）可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发生电离，而使胶粒带电。胶粒带电的本质胶粒带电的本质 例如蛋白质分子，有许多羧基和胺基，在pH较高的溶液中，离解生成PCOO-离子而负带电；在pH较低的溶液中，生成P-NH3+离子而带正电。在某一特定的pH条件下，生成的-COO-和-NH3+数量相等，蛋白质分子的净电荷为零，这pH称为蛋白质的等电点。第43页/

20、共98页2023/4/21电动现象电动现象介质带与胶粒相反的电荷电渗胶粒带电电泳外电场因电而动胶粒沉降介质流动沉降电势流动电势因动而电电动现象第44页/共98页2023/4/21电泳电泳（electrophoresis）2.影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状；粒子表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子强度，pH值和粘度；电泳的温度和外加电压等。1.电泳 3.从电泳现象可以获得胶粒的结构、大小等有关信息。第45页/共98页2023/4/21（2）电渗电渗（electro-osmosis)电渗：在外加电场作用下，带电的介质通过多孔膜或半径为110 nm的毛细管作定向移动，这种现象称为电渗。实

21、际应用：如溶胶净化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。影响因素：外加电解质，电解质浓度增加，电渗速度降低，甚至会改变电渗的方向。第46页/共98页2023/4/21 含有离子的液体在加压或重力等外力的作用下，流经多孔膜或毛细管时会产生电势差。（3）流动电势流动电势（streaming potential)这种因流动而产生的电势称为流动电势。第47页/共98页2023/4/21（3）流动电势流动电势（streaming potential)第48页/共98页2023/4/21 因为管壁会吸附某种离子，使固体表面带电，电荷从固体到液体有个分布梯度。在用泵输送原油或易燃化工原料时，要使管道接地或加入油溶

22、性电解质，增加介质电导，防止流动电势可能引发的事故。（3）流动电势流动电势（streaming potential)当外力迫使扩散层移动时，流动层与固体表面之间会产生电势差，当流速很快时，有时会产生电火花。第49页/共98页2023/4/21（3）流动电势流动电势（streaming potential)第50页/共98页2023/4/21 在重力场的作用下，带电的分散相粒子，在分散介质中迅速沉降时，使底层与表面层的粒子浓度悬殊，从而产生电势差，这就是沉降电势。贮油罐中的油内常会有水滴，水滴的沉降会形成很高的电势差，有时会引发事故。通常在油中加入有机电解质，增加介质电导，降低沉降电势。(4)沉

23、降电势沉降电势 (sedimentation potential)第51页/共98页2023/4/21 当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。对于双电层的具体结构，一百多年来不同学者提出了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；双电层（双电层（double layer)1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了扩散双电层模型；后来Stern又提出了Stern模型。第52页/共98页2023/4/21平板型模型平板型

24、模型 亥姆霍兹认为固体的表面电荷与溶液中带相反电荷的（即反离子）构成平行的两层，如同一个平板电容器。整个双电层厚度为0。固体表面与液体内部的总的电位差即等于热力学电势0，在双电层内，热力学电势呈直线下降。在电场作用下，带电质点和溶液中的反离子分别向相反方向运动。这模型过于简单，由于离子热运动，不可能形成平板电容器。第53页/共98页2023/4/21扩散双电层模型扩散双电层模型 Gouy和Chapman认为，由于正、负离子静电吸引和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为紧密层；另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中，离子的分布可用

25、玻兹曼公式表示，称为扩散层。双电层由紧密层和扩散层构成。移动的切动面为AB面。第54页/共98页2023/4/21扩散双电层模型扩散双电层模型第55页/共98页2023/4/21Stern模型模型 Stern对扩散双电层模型作进一步修正。他认为吸附在固体表面的紧密层约有一、二个分子层的厚度，后被称为Stern层；由反号离子电性中心构成的平面称为Stern平面。第56页/共98页2023/4/21 由于离子的溶剂化作用，胶粒在移动时，紧密层会结合一定数量的溶剂分子一起移动，所以滑移的切动面由比Stern层略右的曲线表示。Stern模型模型从固体表面到Stern平面，电位从0直线下降为。第57页/

26、共98页2023/4/21电动电势电动电势（electrokinetic potential）在Stern模型中，带有溶剂化层的滑移界面与溶液之间的电位差称为 电位。电动电势亦称为 电势。在扩散双电层模型中，切动面AB与溶液本体之间的电位差为 电位；电位总是比热力学电位低，外加电解质会使 电位变小甚至改变符号。只有在质点移动时才显示出 电位，所以又称电动电势。带电的固体或胶粒在移动时，移动的切动面与液体本体之间的电位差称为电动电势。第58页/共98页2023/4/2114.6 溶胶的稳定性和聚沉作用溶胶的稳定性和聚沉作用 溶胶的稳定性 影响溶胶稳定性的因素 聚沉值与聚沉能力 Schulze-H

27、ardy规则 电解质对溶胶稳定性的影响 不同胶体的相互作用1.敏化作用2.金值第59页/共98页2023/4/21溶胶的稳定性溶胶的稳定性抗聚结稳定性 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所示：动力学稳定性 由于溶胶粒子小，布朗运动激烈，在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性。当粒子相距较大时，主要为吸力，总势能为负值；当靠近到一定距离，双电层重叠，排斥力起主要作用，势能升高。要使粒子聚结必须克服这个势垒。第60页/共98页2023/4/21溶胶的稳定性溶胶的稳定性第61页/共98页2023/4/21影响溶胶稳定性的因素影响溶胶稳定性的因素2.浓度的

28、影响。浓度增加，粒子碰撞机会增多。3.温度的影响。温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。4.胶体体系的相互作用。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。1.外加电解质的影响。这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使 电 位下降，促使胶粒聚结。第62页/共98页2023/4/21聚沉值与聚沉能力聚沉值与聚沉能力聚沉值使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度。从已知的表值可见，对同一溶胶，外加电解质的离子价数越低，其聚沉值越大。聚沉能力是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。第63页/共98页2023/4/21Schulze-Hardy规则规

29、则 聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比，这就是Schulze-Hardy规则。例如，对于给定的溶胶，异电性离子分别为一、二、三价，则聚沉值的比例为：100 1.6 0.14 即为：第64页/共98页2023/4/21（1）与胶粒带相反电荷的离子的价数影响最大，价数越高，聚沉能力越强。（2）与胶粒带相反电荷的离子就是价数相同，其聚沉能力也有差异。电解质对溶胶稳定性的影响电解质对溶胶稳定性的影响 例如，对胶粒带负电的溶胶，一价阳离子硝酸盐的聚沉能力次序为：H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+对带正电的胶粒，一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序为：F-C

30、l-Br-NO3-I-这种次序称为感胶离子序（lyotropic series)。第65页/共98页2023/4/21（3）有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可能与其具有强吸附能力有关。（4）当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。电解质对溶胶稳定性的影响电解质对溶胶稳定性的影响 例如，对亚铁氰化铜溶胶的聚沉值：KBr 为 27.5 。而 K4Fe(CN)6 为 260.0 。第66页/共98页2023/4/21不同胶体的相互作用不同胶体的相互作用 在憎液溶胶中加入某些大分子溶液，加入的量不同，会出现两

31、种情况：将胶粒带相反电荷的溶胶互相混合，也会发生聚沉。与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用量恰能使其所带电荷的量相等时，才会完全聚沉，否则会不完全聚沉，甚至不聚沉。加入大分子溶液太少时，会促使溶胶的聚沉，称为敏化作用；当加入大分子溶液的量足够多时，会保护溶胶不聚沉，常用金值来表示大分子溶液对金溶液的保护能力。第67页/共98页2023/4/21 当加入的大分子物质的量不足时，憎液溶胶的胶粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶粒联系在一起，使之更容易聚沉。1.敏化作用不同胶体的相互作用不同胶体的相互作用 例如，对SiO2进行重量分析时，在SiO2的溶胶中加入少量明胶，使SiO2 的胶

32、粒粘附在明胶上，便于聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。第68页/共98页2023/4/21 齐格蒙弟提出的金值含义：为了保护10cm3 0.006%的金溶胶，在加入1 cm310%NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子的最少质量称为金值，一般用mg表示。当憎液溶胶中加入足量大分子溶液后，大分子吸附在胶粒周围起到保护溶胶的作用。用“金值”作为大分子化合物保护金溶胶能力的一种量度，金值越小，保护剂的能力越强。2.金值（gold number)不同胶体的相互作用不同胶体的相互作用第69页/共98页2023/4/21不同胶体的相互作用不同胶体的相互作用第70页/共98页2023/4/2114.8 大分子

33、概说大分子概说三种溶液性质的比较大分子分类第71页/共98页2023/4/21三种溶液性质的比较三种溶液性质的比较第72页/共98页2023/4/21大分子分类大分子分类 Staudinger 把相对分子质量大于104的物质称之为大分子，主要有：天然大分子：如淀粉、蛋白质、纤维素、核酸 和各种生物大分子等。人工合成大分子：如合成橡胶、聚烯烃、树脂和合 成纤维等。合成的功能高分子材料有：光敏高分子、导电性高 分子、医用高分子和高分子膜等。第73页/共98页2023/4/21小结 1.下列物质系统中下列物质系统中_不是胶体不是胶体.A.空气空气 B.烟烟 C.雾雾 D.豆浆豆浆 E.盐水盐水 F.

34、人造沸石人造沸石2.丁达尔效应是由光射到胶体上所产生的丁达尔效应是由光射到胶体上所产生的_现象引起的现象引起的.A.透射透射 B.反射反射 C.衍射衍射 D.散射散射 E.干射干射 F.折射折射第74页/共98页2023/4/213 丁达尔效应的强度与入射光波长的丁达尔效应的强度与入射光波长的_次方成反比次方成反比.A.1 B.2 C.3 D.44 下列各性质中下列各性质中_不属于溶胶粒子的动力学性质不属于溶胶粒子的动力学性质.A.布朗运动布朗运动 B.扩散扩散 C.电泳电泳 D.沉降平衡沉降平衡5 用半透膜分离胶体粒子与无机盐溶液的方法称为用半透膜分离胶体粒子与无机盐溶液的方法称为_.A.电

35、泳电泳 B.过滤过滤 C.渗析渗析 D.胶溶胶溶第75页/共98页2023/4/21 6.下列性质中，哪个属于亲液溶胶（下列性质中，哪个属于亲液溶胶（）A.胶溶与胶凝作用可逆胶溶与胶凝作用可逆 B.需要第三种物质作为稳定剂需要第三种物质作为稳定剂 C.对电解质十分敏感对电解质十分敏感 D.丁达尔效应很强丁达尔效应很强7.下列系统中下列系统中_的分散相粒子能够透过滤纸而不能透过半的分散相粒子能够透过滤纸而不能透过半 透膜透膜.A.粗分散系统粗分散系统 B.溶胶分散系统溶胶分散系统 C.无机盐溶液系统无机盐溶液系统第76页/共98页2023/4/218.AgI的水溶胶以的水溶胶以KI为稳定剂时为稳

36、定剂时,其结构可写成其结构可写成(AgI)mnI(nx)K+xxK+,下述表达式中下述表达式中_是胶核是胶核,_ 是胶粒是胶粒,_是胶团是胶团.A.(AgI)m B.(AgI)mnI C.(AgI)mnI(nx)K+D.(AgI)mnI(nx)K+xxK+第77页/共98页2023/4/219.混合等体积的混合等体积的 0.08 mol dm3 KI和和 0.1 mol dm3 AgNO3溶液溶液,可得到溶胶可得到溶胶.对于此溶胶对于此溶胶,下述电解质中下述电解质中 _的聚沉能的聚沉能力最强力最强.A.CaCl2 B.NaCN C.Na2SO4 D.MgSO410.为测定高分子溶液中高分子化合

37、物的平均分子量为测定高分子溶液中高分子化合物的平均分子量,下述方下述方法中法中_不宜采用不宜采用,A.渗透压法渗透压法 B.光散射法光散射法 C.冰点降低法冰点降低法 D.粘度粘度法法第78页/共98页2023/4/2111.胶体粒子的胶体粒子的 电势是指（电势是指（）A.固体表面处与本体溶液之间的电位降固体表面处与本体溶液之间的电位降 B.紧密层与扩散层的分界处与本体溶液之间的紧密层与扩散层的分界处与本体溶液之间的电位降电位降 C.扩散层与本体溶液之间的电位降扩散层与本体溶液之间的电位降 D.固体与本体溶液之间可以相对移动的界面固体与本体溶液之间可以相对移动的界面与本体溶液之间的电与本体溶液

38、之间的电12.以以30ml 0.01 M的的KCl溶液和溶液和10ml 0.02 M的的 溶液混合制备溶胶，其胶粒的电泳走向是（溶液混合制备溶胶，其胶粒的电泳走向是（）A.向正极移动向正极移动 B.向负极移动向负极移动 C.因温度而异因温度而异 D.因电位梯度而异因电位梯度而异第79页/共98页2023/4/2114.10 大分子相对摩尔质量大分子相对摩尔质量 聚合物摩尔质量的表示法 数均摩尔质量 质均摩尔质量 Z均摩尔质量 粘均摩尔质量 粘度的类型 用粘度法测摩尔质量第80页/共98页2023/4/21聚合物摩尔质量的表示法聚合物摩尔质量的表示法 数均摩尔质量 质均摩尔质量 Z均摩尔质量 粘

39、均摩尔质量 由于聚合过程中，每个分子的聚合程度可以不一样，所以聚合物的摩尔质量只能是一个平均值。而且，测定和平均的方法不同，得到的平均摩尔质量也不同。常用有四种平均方法，因而有四种表示法：第81页/共98页2023/4/21数均摩尔质量数均摩尔质量数均摩尔质量可以用端基分析法和渗透压法测定。有一高分子溶液，各组分的分子数分别为N1，N2，,NB,其对应的摩尔质量为M1，M2，MB。则数均摩尔质量的定义为：第82页/共98页2023/4/21质均摩尔质量质均摩尔质量质均摩尔质量可以用光散射法测定。设B组分的分子质量为mB，则质均摩尔质量的定义为：第83页/共98页2023/4/21Z均摩尔质量均

40、摩尔质量 在光散射法中利用Zimm图从而计算的高分子摩尔质量称为Z均摩尔质量，它的定义是：式中：第84页/共98页2023/4/21粘均摩尔质量粘均摩尔质量 用粘度法测定的摩尔质量称为粘均摩尔质量。它的定义是：式中 为与溶剂、大分子化合物和温度有关的经验常数。，为分子的质量。第85页/共98页2023/4/21粘度的类型粘度的类型设纯溶剂的粘度为 ，大分子溶液的粘度为 ，两者不同的组合得到不同的粘度表示方法：1.相对粘度 2.增比粘度 3.比浓粘度 4.特性粘度 第86页/共98页2023/4/21 特性粘度是几种粘度中最能反映溶质分子本性的一种物理量，由于它是外推到无限稀释时溶液的性质，已消

41、除了大分子之间相互作用的影响，而且代表了无限稀释溶液中，单位浓度大分子溶液粘度变化的分数。实验方法是用粘度计测出溶剂和溶液的粘度 和 ，计算相对粘度 和增比粘度 。用粘度法测定摩尔质量用粘度法测定摩尔质量 当温度、聚合物和溶剂体系选定后，大分子溶液的粘度仅与浓度和聚合物分子的大小有关。第87页/共98页2023/4/21 以 对c 作图，得一条直线，以 对c作图得另一条直线。将两条直线外推至浓度 ，得到特性粘度 。从如下经验式求粘均摩尔质量 。式中 和 为与溶剂、大分子物质和温度有关的经验常数，有表可查。用粘度法测定摩尔质量用粘度法测定摩尔质量第88页/共98页2023/4/21 用粘度法测定

42、摩尔质量用粘度法测定摩尔质量第89页/共98页2023/4/2114.11 Donnan平衡平衡 大分子电解质的膜平衡 膜平衡的三种情况 （1）不电离的大分子溶液 （2）能电离的大分子溶液 （3）外加电解质时的大分子溶液第90页/共98页2023/4/21大分子电解质的膜平衡大分子电解质的膜平衡 在大分子电解质中通常含有少量电解质杂质，即使杂质含量很低，但按离子数目计还是很可观的。在半透膜两边，一边放大分子电解质，一边放纯水。大分子离子不能透过半透膜，而离解出的小离子和杂质电解质离子可以。由于膜两边要保持电中性，使得达到渗透平衡时小离子在两边的浓度不等，这种平衡称为膜平衡或唐南平衡。由于离子分

43、布的不平衡会造成额外的渗透压，影响大分子摩尔质量的测定，所以又称之为唐南效应，要设法消除。第91页/共98页2023/4/21膜平衡的三种情况膜平衡的三种情况 由于大分子物质的浓度不能配得很高，否则易发生凝聚，如等电点时的蛋白质，所以产生的渗透压很小，用这种方法测定大分子的摩尔质量误差太大。（1）不电离的大分子溶液 其中 是大分子溶液的浓度。由于大分子P不能透过半透膜，而H2O分子可以，所以在膜两边会产生渗透压。渗透压可以用不带电粒子的范霍夫公式计算，即：第92页/共98页2023/4/21膜平衡的三种情况膜平衡的三种情况（2）能电离的大分子溶液 蛋白质分子Pz+不能透过半透膜，而Na+可以，

44、但为了保持溶液的电中性，Na+也必须留在Pz-同一侧。由于大分子中z的数值不确定，就是测定了 也无法正确地计算大分子的摩尔质量。以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生如下离解：这种Na+在膜两边浓度不等的状态就是唐南平衡。因为渗透压只与粒子的数量有关，所以：第93页/共98页2023/4/21 在蛋白质钠盐的另一侧加入浓度为 的小分子电解质，如上图。虽然膜两边NaCl的浓度不等，但达到膜平衡时NaCl在两边的化学势应该相等，即：膜平衡的三种情况膜平衡的三种情况（3）外加电解质时的大分子溶液 达到膜平衡时（如下图），为了保持电中性，有相同数量的Na+和Cl-扩散到了左边。所以：第94页/共98页2023/4/21膜平衡的三种情况膜平衡的三种情况第95页/共98页2023/4/21膜平衡的三种情况膜平衡的三种情况即由于渗透压是因为膜两边的粒子数不同而引起的，所以：设活度系数均为1，得：即解得第96页/共98页2023/4/21（A）当加入电解质太少，与(2)的情况类似：膜平衡的三种情况膜平衡的三种情况将 代入 计算式得：（B）当加入的电解质足够多，则与(1)的情况类似：这就是加入足量的小分子电解质，消除了唐南效应的影响，使得用渗透压法测定大分子的摩尔质量比较准确。第97页/共98页2023/4/21感谢您的观看。第98页/共98页