大学精品课件：第八章-大分子溶液.ppt

1、第八章 胶 体,胶体分散系 高分子溶液,目 录,Micelles & macromolecule solution,大分子溶液部分,8.7 大分子溶液的结构特点和溶解特性,8.8 大分子化合物平均摩尔质量的测定,8.9 大分子电解质溶液,8.10 高分子溶液的流变性,8.7大分子溶液的结构特点和溶液特性,天然大分子：天然橡胶、淀粉、核酸、纤维素 天然大分子溶液：血液、体液、疫苗 合成大分子：塑料、橡胶、尼龙 合成大分子溶液：增溶剂、乳化剂、增稠剂,定义,大分子(macromolecule)化合物：通常指摩尔质量MB在1 104 kg/mol、线尺寸在1 1000 nm间的分子。,分类,大分子溶

2、液和溶胶性质的比较,1.具有多级分散性,大分子化合物的摩尔质量是指统计的平均分子量,【大分子化合物的平均摩尔质量】,1.数均摩尔质量： 2.质量摩尔质量： 3.Z均摩尔质量：,M, n,M1 M3,n1,n3,M, n,Mn Mm MZ,大分子化合物链节中键的内旋转,2. 结构和形状复杂，具有柔顺性,1. 具有多级分散性,链段,主链结构 取代基：极性 交联 温度 溶剂,先溶胀后溶解,无限溶胀,有限溶胀,只溶胀不溶解,3.大分子的溶解特征,溶胀,8.8大分子化合物平均摩尔质量的测定,大分子化合物的分子量能影响其溶液的物理化学性质，有时还能影响其在体内的代谢，是极其重要的参数。测定方法也很多，但各

3、种方法测出的数值其统计意义是不同的。常用的有渗透压法，粘度法，沉降法等。,测量方法和分子量的统计意义的关系,一、渗透压法,稀溶液：,略去高次项：,大分子溶液,截距 Mn,二、粘度法,1. 相对粘度(relative viscosity): r=solution/solvent 2. 增比粘度(specific viscosity): sp=(solution- solvent )/solvent= r-1 3. 比浓粘度(reduced viscosity): c=sp/c 单位： 浓度-1 4.特性粘度(intrinsic viscosity): or 结构黏度,特性粘度和分子量的关系,St

4、andinger formular: = kM -K and are constant =0.51.0 :良溶剂1.0，不良溶剂为0.5。,的求法,稀、线性,c0时略去高次项：,c, = kM ,8.9 大分子电解质溶液,一、分类,阳离子型：血红素 阴离子型：CMCNa 两性型:明胶、蛋白质,定义,带相同电荷，电荷密度高，分子链上带电基团相互排斥。 “电缩”水化层和疏水水化层，使大分子电解质稳定。 对电解质很敏感：加入酸、碱、盐或改变pH能使大分子电解质分子链电性抵消,二、大分子电解质溶液的电学性质,（1）pH对水溶液中蛋白质电荷的影响,（2）蛋白质电荷的电泳,高电荷密度、高度水化,（1）pH

5、对水溶液中蛋白质电荷的影响,pH高时，带负电。 pH低时，带正电。,-NH3+ and COO- 基团相等时，蛋白质处于等电点， pH 等电点时，蛋白质带负电。 pH 等电点时，蛋白质带正电。 蛋白质处于等电点时，、及稳定性最低。,（2）蛋白质的电泳 区带电泳：聚丙烯酰胺凝胶 稳态电泳：等电聚焦电泳,分子的电荷、大小、形状结构 溶液的pH值、离子强度,消除蛋白质的黏度对pH的依赖性性的方法是加盐。,凝胶电泳,sp/c,三、电粘度效应,电粘度效应,消除方法？,四、盐析作用,盐析（salting-out）：在大分子溶液中加入大量的电解质使大分子溶质聚沉的现象。,盐析能力： SO42-CH3COO-

6、 Cl- NO3- I- CN- Li+Na+ NH4+ K+ (NH4)2SO4 Na2SO4 NaCl,特点：不破坏结构，不变性,盐析原因？,五、大分子电解质溶液的唐南平衡,大分子电解质在水溶液中电离：NaRNa+R-,1. 唐南平衡,- 唐南平衡公式,C1C2 则 CNaCl,外/CNaCl,内 很大 C2C1 则 CNaCl,外/CNaCl,内1 均匀分布,【大分子电解质溶液的渗透压】,c1 c2 则 = 2c1RT c2 c1 则 = c1RT,例题 在298K时，浓度为0.1moldm-3的大分子电解质R+Cl- 置于半透膜内，膜外放置浓度为0.5 moldm-3 的NaCl 水溶

7、液，计算唐南平衡后，膜两边离子分布浓度及其渗透压测。,(0.1+x)x = (0.5-x)2 x=0.23,有x的NaCl透过半透膜,思路： 1. 先分析膜内外离子的浓度变化 2. 再利用每一种盐膜内外的化学势 相等找出离子浓度间的解析式,！,R=8.314 /kPa,=2RT(0.1+x)-(0.5-x),平衡,将浓度为0.12 moldm3的多元酸钠盐RNa溶液和浓度为1.0 moldm3的NaOH溶液等量混合，将混合后的溶液置于半透膜中，膜外是纯水，求平衡后膜两边的离子浓度和渗透压。,有x的NaOH透过半透膜 x=0.528,膜内,膜外,膜,膜内,膜外,平衡前,平衡后,膜,将浓度为0.1

8、2 moldm3的多元酸钠盐RNa溶液置于半透膜内,膜外有浓度为0.5 moldm3的KCl溶液，求平衡后膜两边的离子浓度和渗透压。,K,Na,？,液体的层流示意图,模型：大面积近距离平行的平板,F,v,v+dv,dx,F,A,A,F是切力（sheering force） 是粘度系数(coefficient viscosity)，绝对粘度简称粘度。,Newton黏度公式,【的物理意义】,单位面积的液层，速度递度为1时所施加的切力。 国际单位是(Nm-2)S=PaS 1 PaS=10P(泊) 1P=100CP (厘泊),Newtonian type: = D 小分子溶液都是牛顿流体。,Plasi

9、c flow type y 液体开始流动，y屈服值(yield value) -y=D 油墨、牙膏、油漆、泥浆、药用硫酸钡胶浆。,y,pseudoplasic flow type: =KDn n1 羧甲基纤维素、淀粉、橡胶、海藻酸钠。西黄蓍胶。,dilatancy flow type(胀流型）: =KDn n1 大量固体粒子的悬浮体，涂料、颜料、糊剂、4050%淀粉。静止时粒子排列很紧密，不粘结，粒子间的液层有润滑作用。当切速增加时，粒子被搅在一起，液层的润滑作用减小，流动阻力增加，表观粘度增加。,thixotropic flow type（触变流型）: 糖浆，某些软膏。静止时呈半固体，摇动时成流体。片状、针状粒子静止时，边端棱角互相吸引成网状，使体系成半固体。摇动时网状结构 遭破坏，体系成流体。拆散的粒子，重新结成网需要一定的时间，出现滞后环。,【凝胶】,大分子溶质或溶胶粒子相互连接，形成空间网状结构，形成凝胶，GEL，JELLY，过程称为胶凝GELATION 凝胶： 形态上分为: 弹性和非弹性两类 结构上分为： 1. 球形凝胶 2. 针状或片状凝胶 3. 线型大分子互相连接形成的网状凝胶 4. 大分子通过化学桥联形成的网状凝胶,