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1、会计学1物理化学胶体分散系统与大分子溶液级解物理化学胶体分散系统与大分子溶液级解析析第十四章胶体分散系第十四章胶体分散系统与大分子溶液统与大分子溶液14.1 胶体和胶体的基本特性胶体和胶体的基本特性14.3 溶胶的动力性质溶胶的动力性质14.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质 14.7 溶胶的稳定性和聚沉作用溶胶的稳定性和聚沉作用14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平衡平衡14.6 双电层理论和双电层理论和 电势电势第1页/共63页14.1 胶体和胶体的基本特性胶体和胶体的基本特性分散相与分散介质分散相与分散介质分散系统的分类分散系统的分类胶体分
2、散系统的基本特征胶体分散系统的基本特征憎液溶胶的胶团结构憎液溶胶的胶团结构第2页/共63页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系统。其中，被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。第3页/共63页分散系统的分类分散系统的分类一、按分散相粒子的大小分类1、分子分散系统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10-9m以下。常把这种系统称为真溶液，如CuSO4溶液。2、胶体分散系统 分散相粒子的半径在1100 nm之间的系统。目测是均匀的，但实际是多相不均匀系统。也有的将11000 nm之间的粒子归入胶体范畴。3
3、、粗分散系统当分散相粒子大于1000 nm，目测是混浊不均匀系统，放置后会沉淀或分层，如黄河水。第4页/共63页分散系统的分类分散系统的分类第5页/共63页分散系统的分类分散系统的分类二、按分散相与分散介质的聚集状态分类第6页/共63页分散系统的分类分散系统的分类三、按胶体溶液的稳定性分类1、憎液溶胶半径在1 nm 100 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系统，简称溶胶。一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是一个不可逆系统，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。这是胶体分散系统中主要研究的内容。2、亲液溶胶半径在胶体粒子范围内的大分子溶解在
4、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、可逆的系统。第7页/共63页胶体分散系统的基本特征胶体分散系统的基本特征1、高分散度 1100 nm2、超微不均匀(多相)性 胶核与溶剂不同相，且保持原结构。3、聚结不稳定性 多相，粒度小，则界面大，界面自由能高，系统不稳定，有趋于聚结在一起降低界面积而沉降的趋势。因而，系统易被破坏而聚沉。聚沉后往往不能恢复原态，是热力学上不稳定不可逆系统。第8页/共63页憎液溶胶的胶团结构憎液溶胶的胶团结构形成憎液溶胶的必要条件是：分散相的溶解度要小；还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。胶团的结构比较复杂
5、，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；然后胶核选择性地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；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。第9页/共63页憎液溶胶的胶团结构为：例如：由 AgNO3+KIAgI+KNO3 制备AgI溶胶 若按计量式反应，无AgI溶胶；若KI过量，则 若AgNO3过量，则憎液溶胶的胶团结构憎液溶胶的胶团结构第10页/共63页 溶胶粒子带电是胶核选择性吸附了离子，但这不是唯一原因。溶胶本身电离也能使溶胶带电。(1)胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同
6、的某种离子(构晶离子或同晶离子)，同离子效应使胶核不易溶解。(2)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。(3)胶粒带电，胶团为电中性，且都是溶剂化的。(4)在溶胶中，胶粒是独立运动单位。憎液溶胶的胶团结构憎液溶胶的胶团结构第11页/共63页14.3 溶胶的动力性质溶胶的动力性质Brown 运动运动 扩散和渗透压扩散和渗透压 沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡 第12页/共63页Brown 运动运动1827 年植物学家 Brown 用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。人们称悬浮在液体上的微粒不断作不规则运动为Bro
7、wn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。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。第13页/共63页Brown 运动运动1905 年和1906 年Einstein和Smoluchowski分别阐述了Brown运动的本质。Brown运动是分散介质分子以不同大小和方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。布朗运动公式为：式中，是 t 时间内粒子沿 x 轴方向的平均位移。当半径大于 5 m，Brown运动消失。第14页/共63页扩散和渗透压扩散和渗透压一、扩散 溶胶粒子可以从高浓度区向低浓度区扩散。原因是Brown运动。但是，由于胶体粒子大，热运动弱，浓度一般较小
8、，扩散较真溶液慢得多。溶胶的扩散服从Fick定律，如图所示。当c1c2，就有扩散，设通过截面AB的质量为m，则速率第15页/共63页式中，A为截面的面积；dc/dx为浓度梯度，其小于零；D为扩散系数，是单位浓度梯度下单位时间内通过单位截面面积的质量，它与r、T 的关系为而这是Einstein-Brown 位移方程，是测定扩散系数D 的一种方法。扩散和渗透压扩散和渗透压第16页/共63页扩散和渗透压扩散和渗透压 测出D、，可用下式计算球形稀溶胶粒子的平均摩尔质量：二、渗透压由于胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加的电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
9、胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：第17页/共63页扩散和渗透压扩散和渗透压由于憎液溶胶不稳定，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（大分子溶液）或胶体的电解质溶液，可以配制较高浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。第18页/共63页沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡 多相分散系统中的物质粒子，因受重力作用而下沉的过程，称为沉降。溶胶粒子一方面在重力场作用下而沉降，一方面由于Brown运动使粒子均匀分布，从而阻碍沉降。沉降使系统存在浓度梯度，扩散使其均匀分布，当两个速率相等时，系统达到平衡态，称为沉降平衡。对真溶液，扩散为主要作用；对粗分散系统，沉降为主要作用。
10、胶体系统达到沉降平衡后，每一指定高度上粒子浓度将不再随时间变化，并可用分布公式描述：第19页/共63页沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡即粒子的密度越大，则其在不同高度上的浓度的差别越大。Brown运动时溶胶系统稳定的因素之一，即动力稳定性。2、沉降速率 若Brown运动不足以克服重力的作用，粒子就会以一定的速率沉降到底部。若考虑重力与粘度(阻力)，沉降速率为第20页/共63页沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡(1)求粒子半径，并得粒子的平均摩尔质量；(2)若已知半径，测沉降速率可求粘度。第21页/共63页14.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质一、Tyndall(丁铎尔)效应 令一束会聚的光通过溶胶，则从
11、与入射光垂直的方向可以看到一个发光的圆锥体。这就是Tyndall效应。又称光散射效应或乳光现象。光源光源Fe(OH)3溶胶第22页/共63页14.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质 产生Tyndall效应的原因是当入射光射入分散系统时，若(1)d粒，产生散射。溶胶粒子的半径 在1100nm，所以有Tyndall效应。真溶液系统也有散射效应，但很弱，无法观测到。可见光的 范围在400760 nm，当光束通过粗分散系统，由于粒子大于入射光的波长，主要发生反射，使系统呈现混浊。第23页/共63页14.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质二、Rayleigh公式散射光的强度与各因素的关系为：式中A为入射光的
12、振幅，为入射光的波长，为单位体积中的粒子数，V为每个粒子的体积，n1和n2分别为分散相和分散介质的折射率。从Rayleigh公式可得出如下结论：(1)散射光的强度与入射光波长的四次方成反比。第24页/共63页14.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质散射光强随波长减小而增强很快。对于可见光，紫色与蓝色波长最短，其散射效应最强。若将可见光射入溶胶，在与入射光垂直的方向上观察呈淡蓝色，透过光则呈现橙红色。(2)分散相与分散介质的折射率相差愈大，则散射作用亦愈强。依此可区分高分子溶液与溶胶。(3)I V 2，所以，低分子溶液虽有散射现象，但很弱，因粒子太小。依此可鉴别分散系统的种类。第25页/共63页1
13、4.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质溶胶是热力学上不稳定的高分散度系统，但实验事实又表明溶胶可在相当长的时间内稳定存在。研究表明，胶粒带电是使溶胶稳定的重要原因。胶粒表面因定位离子而带电，其产生的原因为：(1)吸附 胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。例如：在AgI溶胶的制备过程中，如果AgNO3过量，则胶核优先吸附Ag+离子，使胶粒带正电；如果KI过量，则优先吸附I-离子，胶粒带负电。第26页/共63页14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质(2)电离 对于可能发生电离的大分子的溶胶而言，则胶粒带电主要是其本身发生电离引起的。例如蛋白质分子，当它的羧基或胺基在水中解离时，整个大
14、分子就带负电或正电荷。当介质的pH较低时，蛋白质分子带正电，pH较高时，则带负电荷。当蛋白质分子所带的净电荷为零时，介质的pH称为蛋白质的等电点。在等电点时蛋白质分子的移动已不受电场影响，它不稳定且易发生凝聚。第27页/共63页(3)同晶置换 黏土矿物中如高岭土，主要由铝氧四面体和硅氧四面体组成，而与周围4个氧的电荷不平衡，要由H+或Na+等正离子来平衡电荷。这些正离子在介质中会电离并扩散，所以使黏土微粒带负电。如果Al3+被Mg2+或Ca2+同晶置换，则黏土微粒带的负电更多。(4)溶解量的不均衡离子型固体物质如AgI，在水中会有微量的溶解，所以水中会有少量的银离子和碘离子。由于一般正离子半径
15、较小，负离子半径较大，所以半径较小的Ag+离子扩散比I-快，因而易于脱离固体表面而进入溶液，所以AgI微粒带负电。14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质第28页/共63页14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质在外加电场下，溶胶粒子在分散介质中向某一电极定向移动的现象称为电泳。如As2S3溶胶电泳向正极移动，而Fe(OH)3溶胶电泳向负极移动。电泳证明了溶胶粒子带电。实验还证明，若在溶胶中加入电解质，则对电泳会有显著影响。随外加电解质的增加，电泳速度常会降低甚至变成零，外加电解质还能够改变胶粒带电的符号。一、电泳第29页/共63页14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质从电泳现象可以获得胶粒或大分
16、子的结构、大小和形状等有关信息。电泳的测定在分析化学、生物化学及医学等领域有重要的应用。实验测定的电泳仪器和方法很多，主要有界面移动电泳、显微电泳、区域电泳及毛细管电泳等。电泳在各领域中还有许多应用。第30页/共63页14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质在外加电场作用下，带电的介质通过多孔性物质或半径为110 nm的毛细管作定向移动，这种现象称为电渗。电渗表明溶胶系统中分散介质也带电。外加电解质显著影响电渗速度，随着电解质浓度的增加，电渗速度降低，甚至会改变电渗的方向。电渗方法有许多实际应用，如溶胶净化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。二、电渗第31页/共63页14.5 溶胶的电学性质溶胶的电
17、学性质三、沉降电势和流动电势在重力场的作用下，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。这可看成是电泳的逆过程。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。第32页/共63页14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质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。这种因液体流动而产生的电势称为流动电势。这也可看成是电渗的逆过程。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。在用泵输送原
18、油或易燃化工原料时，要使管道接地或加入油溶性电解质，增加介质电导，防止流动电势可能引发的事故。第33页/共63页14.6 双电层理论和双电层理论和 电势电势当固体与液体接触时，因各种原因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。1879 年，Helmholz提出了平板型模型；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对扩散双电层模型作了进一步修正，提出了Stern模型。我们主要对Stern修正后的扩散双电层模型进行讨论。第34页/共63页14.6 双电层理论和双电层理论和 电势电势(1)由于正、负离子静电吸引和
19、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、二个分子厚度称为紧密层(后被称为Stern层)；(2)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Boltzmann公式表示，称为扩散层。(3)由反号离子电性中心构成的平面称为Stern平面。第35页/共63页14.6 双电层理论和双电层理论和 电势电势(4)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。(5)从固体表面到Stern平面，电势从0直线下降为。(6)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势差
20、称为 电势。第36页/共63页14.6 双电层理论和双电层理论和 电势电势只有在带电质点移动时才显示出 电势，所以它又被称为电动电势。外加电解质会使 电势变小甚至改变符号。第37页/共63页14.6 双电层理论和双电层理论和 电势电势电动电势是胶体系统一个很重要的参数，它反映了溶胶粒子表面的带电情况，并与溶胶稳定性及许多其它现象均有密切关系。而电动电势可由实验测定电泳或电渗的速率来确定。其相应的公式为：式中，、分别为分散介质的介电常数及粘度，E 为单位长度上的电势差，即电场强度。第38页/共63页14.7 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溶胶的稳定性影响聚沉作用的一些因
21、素影响聚沉作用的一些因素高分子化合物对溶胶的稳定和絮凝作用高分子化合物对溶胶的稳定和絮凝作用第39页/共63页溶胶的稳定性溶胶的稳定性1、憎液溶胶是热力学不稳定系统，又是动力学稳定系统。不稳定多相，高分散、界面能大，有聚沉而降低界面Gibbs自由能的趋势。稳定稳定剂(电解质提供的所需离子)存在，布朗运动，扩散作用抵消了重力作用。2、溶胶稳定性理论要点(1)胶团不带电，相互间存在范氏引力，是远程力，胶团之间存在着吸引势能；第40页/共63页溶胶的稳定性溶胶的稳定性胶粒带电，相互间存在静电排斥力，是近程力，胶粒间存在着排斥能。因此，胶团间先因范氏力吸引至重叠，又因静电斥力而排斥分开，粒子间在一定距
22、离上势能达到最小，从而稳定。(2)胶核吸附的离子是溶剂化的，降低了系统的界面Gibbs自由能，使稳定性增大；紧密层、扩散层的反号离子也是溶剂化的，形成一溶剂化壳(溶剂化膜)，产生机械阻力，使之相对稳定。所以，溶胶能稳定存在的三个因素是：第41页/共63页溶胶的稳定性溶胶的稳定性3 溶剂化膜产生的机械阻力。1 动力稳定性(Brown运动)对重力的反作用；2 胶粒带电产生的静电斥力；这是最主要的；所以，要形成稳定的憎液溶胶，第一要使物质的分散度处于胶体分散范围内；第二要有作为第三组分的稳定剂存在，可以外加，也可自然产生，常为电解质。第42页/共63页影响聚沉作用的一些因素影响聚沉作用的一些因素聚沉
23、使溶胶的分散度降低，粒子合并变大，最后发生沉降并以沉淀的形式析出的现象。1、电解质对于溶胶聚沉作用的影响由溶胶的稳定性可知，适量的电解质对溶胶起着稳定剂的作用。在溶胶系统中加入过多的电解质，则可以迫使扩散层的反号离子被挤压而进入紧密层，结果使扩散层变薄，电动电势降低，即使胶粒去电去溶剂化，使溶胶失去聚结稳定性。常采用聚沉值表示电解质对溶胶的聚沉能力。第43页/共63页影响聚沉作用的一些因素影响聚沉作用的一些因素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。聚沉能力聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质其聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。由实验结果(表14.3)
24、可得如下规律：(1)聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的离子(聚沉离子)的价数。聚沉离子为一、二、三价的电解质，其聚沉值的比例约为：第44页/共63页影响聚沉作用的一些因素影响聚沉作用的一些因素相当于这表示聚沉值与聚沉离子价数的六次方成反比。(2)同价聚沉离子的聚沉能力也有所不同。例如不同的碱金属的一价阳离子所生成的硝酸盐对负电性胶粒的聚沉能力可以排成如下次序：第45页/共63页影响聚沉作用的一些因素影响聚沉作用的一些因素不同的一价阴离子所形成的钾盐，对带正电的溶胶的聚沉能力则有如下次序：同价聚沉离子的聚沉能力这一次序称为感胶离子序。它与水合离子半径从小到大的次序大致相同。(3)有机化合物的离
25、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)与胶粒同电性的离子价数越高，聚沉能力越弱。电解质的聚沉作用是正负离子作用的总和。第46页/共63页影响聚沉作用的一些因素影响聚沉作用的一些因素2、胶粒之间的相互作用将胶粒带相反电荷的溶胶互相混合，也会发生聚沉。如明矾净水。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。产生相互聚沉现象的原因是：可以把溶胶粒子看成是一个巨大的离子，所以溶胶的混合类似于加入电解质的一种特殊情况。3、其它因素第47页/共63页影响聚沉作用的一些因素影响聚沉作用的一些因素(1)温度上升，溶胶稳定
26、性下降，聚沉加快。原因是布朗运动加剧，碰撞增多，溶剂化程度降低，解吸加快。(2)浓度增大，碰撞增多，聚沉加速。(3)陈化时间增长，碰撞增多，稳定性下降。第48页/共63页高分子化合物对溶胶的稳定和絮凝作用高分子化合物对溶胶的稳定和絮凝作用高分子化合物对溶胶的稳定和絮凝作用高分子化合物对溶胶的稳定和絮凝作用在憎液溶胶中加入高分子化合物既可使溶胶稳定，也可能使溶胶聚沉。1、稳定作用在憎液溶胶中加入足够数量的高分子溶液，能使胶粒对分散介质的亲合力增加，从而增加其对电解质聚沉作用的稳定性。这就是稳定作用(保护作用)。常用金值表示高分子溶液对金溶胶的保护能力。为了保护10 cm3 0.006%的金溶胶，
27、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。第49页/共63页高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用金值越小，表明高分子保护剂的能力越强。稳定作用的原因在于：高分子化合物吸附于胶粒表面，并包围胶粒，高分子亲液性使胶粒与介质的亲合力增加，并形成溶剂化壳，不至因少量电解质加入而聚沉。第50页/共63页高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用2、敏化作用若高分子
28、化合物溶液加到憎液溶胶中的量不足以起保护作用，则少量的高分子化合物的加入反而使憎液溶胶更容易为电解质聚沉，即稳定性降低，称为敏化作用。其原因是：高分子化合物加入量少，则是胶粒包围高分子，高分子在这时起了桥梁的作用，将胶粒聚集在一起，更易为电解质所聚沉。第51页/共63页高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用3、絮凝作用在溶胶内加入极少量的可溶性高分子化合物，可导致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这类沉淀称为絮凝物，这种现象称为絮凝作用。絮凝作用具有迅速、彻底、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用量少等优点
29、，特别对于颗粒较大的悬浮体尤为有效。这对于污水处理、钻井泥浆、选择性选矿以及化工生产流程的沉淀、过滤、洗涤等操作都有极重要的作用。第52页/共63页高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子的絮凝作用则是由于吸附了溶胶粒子以后，高分子化合物本身的链段旋转和运动，将固体粒子聚集在一起而产生沉淀。由电解质所引起的聚沉过程比较缓慢，所得到的沉淀颗粒紧密、体积小，这是由于电解质压缩了溶胶粒子的扩散双电层所引起的；高分子对胶粒的絮凝作用与电解质的聚沉作用完全不同：第53页/共63页高分子化合物对溶胶的絮凝
30、和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用(2)任何絮凝剂的加入量都有一最佳值；(3)高分子的分子质量越大，絮凝效率也越高；(4)高分子化合物基团的性质对絮凝效果有十分重要的影响；(5)絮凝过程与絮凝物的大小、结构、搅拌的速率和强度等都有关系。高分子化合物絮凝作用的特点：(1)起絮凝作用的高分子化合物一般要具有链状结构；第54页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平平衡衡一、大分子溶液Staudinger(斯陶丁格)把相对分子质量大于10000 的物质称之为大分子(高分子)。大分子的概念既包含合成的高聚
31、物，也包含天然的大分子。大分子一般是大小不同的同系列混合物，其摩尔质量必须采用平均摩尔质量。由于大分子的分散度达溶胶的范围，也将其作为胶体化学的研究对象。其溶液称亲液溶胶。1、大分子溶液的一般性质第55页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平衡平衡第56页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平平衡衡2、大分子溶液的渗透压如图，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。c2是大分子溶液溶质的浓度。P为不带电的大分子。由于大分子物质的浓度不能配得很高，否则就容易发生凝聚，如等电点时的蛋白质，所以产生的渗透压很小，故用这种方法
32、测定大分子的摩尔质量误差太大。第57页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平平衡衡二、Donnan 平衡许多大分子化合物本身就是电解质，如蛋白质的水溶液可视为强电解质。若以NazP代表蛋白质，其的水中发生如下电离：如图，蛋白质离子Pz-不能透过半透膜，Na+可以，为了保持溶液电中性，Na+也必须留在Pz-同一侧。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58页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平平衡衡式中，c为电解质的浓度，(z+1)则表示每个分子电离时产生的离子的个数。如图，若在另一侧加入浓度为 c1 的
33、小分子电解质。达到膜平衡时，为了保持电中性，有相同数量的Na+和Cl-扩散到了左边。这时计算的蛋白质的摩尔质量可能会偏低。第59页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平平衡衡虽然膜两边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：设所有活度因子均为1，得：第60页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平平衡衡解得由于渗透压是因为膜两边的粒子数不同而引起的，所以：第61页/共63页14.10 大分子溶液与大分子溶液与Donnan平平衡衡如果c1zc2，加在右边电解质浓度比原来蛋白质浓度大得多，则这就是加入足量的小分子电解质后，使得用渗透压法测定大分子的摩尔质量比较准确。第62页/共63页