1、2022-7-202绪 论 l化学化学（Chemistry）主要研究物质的组成、结构和性质；研究物质在原子和分子水平的变化规律以及变化过程中的能量变化。2022-7-203化学与生命科学 l化学是从分子水平研究物质运动的科学，生命运动的基础是生物体内物质分子的运动，揭示生命运动的规律必须以认识生物体内的物质分子及其运动为前提，现代生命科学的形成是化学渗透的结果，一切生命问题即是生物问题也是化学问题。2022-7-204l1953年DNA分子双螺旋结构发现；七十年代起分子生物学分子生物学逐步形成，生命科学进入分子水平。l21世纪初，人类基因组DNA全序列测定（10万基因的30亿对碱基序列）完成，
2、生命科学进入后基因组（蛋白质组）时代。2022-7-205化学与药学 l医学科学医学科学（包括药学科学）以人体为主要研究对象，探索疾病发生和发展的规律，寻找预防和治疗疾病的途径。预防和治疗疾病主要依靠药物，化学从分子层次分子层次研究药物是如何发挥作用，那些结构特征决定药物的药理作用。2022-7-206化学从研究药物的哪些结构特征决定其药理作用，在人体内是如何发挥作用的（），而人体又是如何将其代谢（）。l国内外药物市场国内外药物市场l世界药物市场年平均销售额美元，仅默克、拜耳、汽巴盖基、辉瑞、阿斯特拉等医药公司年销售额占美元。l国内外新药研究概况国内外新药研究概况 l在美国，成功开发一个新药需
3、投资美元，约时间，从新合成的化合物中挑出。l辉瑞公司用于新药研发的投资每年近美元。l中国生产的药物约是模仿国外专利，将陆续被禁止、限制或付费生产。l奥美拉唑奥美拉唑l1988年以在瑞典上市，至1997年全球销售额达29亿美元，为世界第一位。NHNSCH2MeOCH3CH3NO2022-7-207化学的应用l1用无机化学无机化学和有机化学有机化学的理论和方法研究药物的结构性质生物效应关系；l2用化学分离化学分离方法分离有效成分，确定其结构，了解其代谢、构效关系；2022-7-208l3用化学分析化学分析和仪器分析仪器分析方法分析药物的组成、结构，测定其有效成分及杂质的含量。l4用物理化学物理化学
4、方法研究药物在体内的代谢、生物利用度、药物稳定性等，解释病理、药理过程，提出解决问题所需要的信息、理论依据和方法。2022-7-209化学科学的分支 l无机化学无机化学：以元素周期系和物质结构理论为基础研究一切元素及其化合物（除碳氢化合物及其衍生物）的学科；l分析化学分析化学：研究物质化学组成的鉴定、测定方法、测定步骤以及有关原理的学科；2022-7-2010l有机化学有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的学科；l物理化学物理化学：应用物理化学测定方法和数学处理方法研究物质及其反应，以寻求化学现象与物理现象间本质联系的普遍规律的学科；2022-7-2011l交叉学科有生物化学、地球化学、农业化学
5、、工业化学、环境化学等。l边缘学科有分子生物学、量子生物化学、细胞化学、组织化学、分子遗传学、化学胚胎学、化学仿生学。2022-7-2012基础化学l 是为了适应医学各专业的特点和需要而开设的一门化学基础课,它的内容包括无机化学、分析化学和物理化学中的基本理论和基础知识。2022-7-2013第一章 气体、溶液和胶体分散系第一节 分散系的分类第二节 混合物和溶液的组成标度 第三节 稀溶液的通性 第四节 溶胶 第五节 高分子溶液 第六节 凝胶 2022-7-2014溶液（Solution）溶液是由一种以上的物质组成的分散系统。(物质以分子、离子等状态分散在另一种物质中所形成的而的分散体系。)均匀
6、：溶液中处处；非均匀：分散体系中有明确的；2022-7-2015 人体内的血液、细胞内液、细胞外液以及其他体液都是溶液。体内的许多化学反应都是在溶液中进行的，营养物质的消化、吸收等无不与溶液有关。胶体分散系胶体分散系 胶体分散系在自然界中尤其是在生物界中普遍存在，与人类的生活及环境有着非常密切的关系。2022-7-2016第一节 分散系的分类一、基本概念二、分散系的分类2022-7-2017一、基本概念l1、分散系分散系 一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系统分散系统，简称分分散系散系。l2、分散相分散相 分散系中被分散的物质称为分散相分散相。l3、分散介质分散介质 分散系中
7、容纳分散相的物质称为分散分散介质介质。2022-7-2018二、分散系的分类l 按分散相粒子的直直径的大小径的大小，分散系可分为粗分散系、胶体分散系和分子分散系。2022-7-2019分散相粒子直径分散系类型分散相粒子的组成 实例小于1nm 分子分散系 小分子或小离子 生理盐水、葡萄糖溶液 1-100nm 胶体分散系溶胶胶粒（分子、离子或原子的聚集体）氢氧化铁溶胶、硫化砷溶胶 高分子溶液高分子蛋白质溶液、核酸溶液 大于100nm 粗分散系粗粒子泥浆、牛奶2022-7-2020 1、分子分散系也称溶液溶液。通常所说的溶液是指液态溶液，常把分散相称为溶质溶质，把分散介质称为溶剂溶剂。2、胶体分散系
8、又可分为溶胶溶胶和高分高分子溶液子溶液。溶胶溶胶的分散相粒子是由许多小分子或小离子聚集而成，溶胶是高度分散的非均相系统非均相系统，较不稳定。高分子溶液高分子溶液的分散相粒子是单个大分子或大离子，高分子溶液很稳定，属于均相系统均相系统。2022-7-2021 3、粗分散系包括悬浊液和乳浊液。悬浊液悬浊液 是固体小颗粒分散在液体介质中形成的粗分散系。乳浊液乳浊液 是液体小液滴分散在另一种液体中形成的粗分散系。2022-7-2022一一、B 的质量分数二、B 的体积分数三、B 的质量浓度四、B 的分子浓度五、B 的浓度或 B 的物质的量浓度六、B 的摩尔分数七、溶质 B 的质量摩尔浓度2022-7-
9、2023l按国家标准：混合物混合物是指含有一种以上物质的气体相、液体相或固体相。溶液溶液是指含一种以上物质的液体相或固体相。l混合物和溶液的组成标度的分类混合物和溶液的组成标度的分类：l1溶质、溶剂（或溶液）的相对量相对量wB、xB、bB；其数值不随温度变化，在理论计算中常用，但称量液体不便；l2一定溶液体积一定溶液体积中的溶质的含量B、CB；其数值随温度变化。2022-7-2024一、B的质量分数 wB为量纲一的量，其SI单位为1。BBmwmdef2022-7-2025例1-1 100.0 g 铁矿石中含50.4 g Fe2O3,计算铁矿石中 Fe2O3 和 Fe 的质量分数。解：100.0
10、 g 铁矿石中铁的质量为：铁矿石中 Fe2O3 的质量分数为：w(Fe2O3)=m(Fe2O3)/m=50.4g/100.0g=0.504 铁矿石中 Fe 的质量分数为：w(Fe)=m(Fe)/m=35.3g/100.0g=0.3532323112(Fe)(Fe)=(Fe O)(Fe O)2 55.85g mol =50.4g35.3g159.7g molMmmM2022-7-2026二、B的体积分数 B 为量纲一的量，其 SI 单位为 1。*BB*AAVVdef2022-7-2027 例1-2:20时，将70mL乙醇(酒精)和30mL水混合，得到96.8 mL乙醇溶液，计算所得乙醇溶液中乙醇
11、的体积分数。解:乙醇的体积分数为：2525*252(C H OH)(C H OH)(C H OH)(H O)VVV70mL0.7070%70mL+30mL2022-7-2028三、B的质量浓度 B 的 SI 单位为 ，常用单位为 ,等。3kg m1g L1mg LBBmV def2022-7-2029例1-3 将 25 g 葡萄糖（C6H12O6）晶体溶于水，配制成 500 mL 葡萄糖溶液，计算此葡萄糖溶液的质量浓度。解：葡萄糖溶液的质量浓度为：612661261(C H O)(C H O)25g50g L0.50LmV2022-7-2030四、B 的分子浓度 C CB B的SI单位为m-3
12、，医学常用单位为L-1和mL-1。BBNCVdef2022-7-2031 医学临床上常用分子浓度分子浓度表示血液中细胞的组成标度。我国成年男性 血 液 中 红 细 胞 的 分 子 浓 度 为4.51012-5.51012L-1，女性为3.81012-4.61012 L-1。2022-7-2032五、B 的浓度或 B 的物质的量浓度 c cB 的 SI 单位为 molm-3，医学常用的单位是molL-1，mmolL-1。BBBBnm/Mc=VVdef2022-7-20331须指明，如 、2稀水溶液中，注射液需同时注明B B和Hc24SOc24H SOc2022-7-2034例1-4 100 mL
13、 正常人血清中含 326 mg Na 和165mg ，试计算正常人血清中Na+和 的浓度。解：正常人血清中 Na 的浓度为：3HCO3HCO+11(Na)(Na)0.326g/23.0g mol0.142mol L0.100LncV2022-7-2035l正常人血清中 的浓度为：3HCO33121(HCO)(HCO)0.165g/61.0g mol2.70 10 mol L0.100LncV2022-7-2036 世界卫生组织建议：世界卫生组织建议：医学上表示体液组成时，凡是体液中相对分子质量已知的物质，均应使用物质的量浓度；对于相对分子质量未知的物质，可以暂时使用质量浓度。B 的质量浓度与
14、B 的浓度之间的关系为：B B=c=cB BM MB B MB 为 B 的摩尔质量。2022-7-2037例1-5 100 mL 生理盐水中含 0.90 g NaCl，计算生理盐水的质量浓度和浓度。解：生理盐水的质量浓度为：NaCl 的摩尔质量为 58.5 gmol-1，生理盐水的浓度为：1(NaCl)0.90 g(NaCl)9.0 g L0.10 LmV111(NaCl)(NaCl)(NaCl)9.0 g L0.15 mol L58.5g molcM2022-7-2038六、B 的摩尔分数 xB 为量纲一的量，其 SI 单位为 1。BBnxndef2022-7-2039l由 A，B 两种物质
15、组成的混合物：l则 l对于由多种物质组成的混合物：AAABnx=n+nBBABnx=n+n1ABxx1BBx=2022-7-2040例1-6 将112 g 乳酸钠（NaC3H5O3）溶于1.00 L纯水中配成溶液，计算溶液中乳酸钠的摩尔分数。l解：室温下，水的密度约为1000gL NaC3H5O3的摩尔质量为112 gmol；H2O的摩尔质量为18g.mol。溶液中乳酸钠的摩尔分数为：3533533532(NaC H O)(NaC H O)(NaC H O)(H O)nxnn1111112g/112g mol112g/112g mol(1.00L 1000g L/18g mol)0.01820
16、22-7-2041七、溶质 B 的质量摩尔浓度 bB 的 SI 单位为 molkg-1。BBAnbmdef2022-7-2042例1-7 将 0.27 g KCl 晶体 溶于 100 g 水中，计算溶液中KCl的质量摩尔浓度。解：KCl 的摩尔质量为 74.5 gmol-1。KCl 的质量摩尔浓度为：211(KCl)(KCl)(H O)0.27g/74.5g mol0.036mol kg0.10kgnbm2022-7-2043第三节稀溶液的通性一、液体的蒸气压二、稀溶液的蒸气压下降三、稀溶液的沸点升高四、稀溶液的凝固点降低五、稀溶液的渗透压力2022-7-2044溶解过程（特殊的物理化学过程）
17、l 溶解分为两个步骤：l1溶剂、溶质分子相互分散相互分散，克服同类分子间引力做功而吸热，体积增大；l2异类分子间引力使分子聚集，发生溶溶剂化作用剂化作用，体系势能降低而放热，体积缩小；l 溶解过程的热效应和体积效应是以上两个步骤的综合表现。2022-7-2045 2022-7-2046l 2022-7-2047l电解质电解质：水溶液具导电能力，通直流电分解，溶质以离子离子形式存在。l非电解质非电解质：不导电，通电不分解，溶质以分子分子形式存在。l依数性依数性（Colligative properties）：取决于所含溶质粒子的浓度(粒子的数目），而与其本性无关。包括蒸气压下降蒸气压下降、沸点升
18、高沸点升高、凝固点下降凝固点下降、渗透压渗透压。l适用范围：难挥发非电解质稀溶液难挥发非电解质稀溶液。2022-7-2048一、液体的蒸气压l在一定温度下，当液体与其蒸气达到液、气两相平衡时，液面上方的蒸气称为饱和蒸气饱和蒸气，饱和蒸气所产生的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压饱和蒸气压，简称蒸气压蒸气压。l需从以下三方面理解蒸气压概念：2022-7-2049 液态物质汽化；蒸发速率（单位时间单位液面积蒸发的液体分子数）是的函数。2022-7-20502022-7-2051 气态物质液化。凝聚速率是蒸气分子的函数。蒸发速率与凝聚速率相等时，体系处于平衡状态。2022-7-2052l 敞开容器中，
19、分子动能按MaxwellBoltzmann定律分布，所以任何温度下总有足够足够数量的液体分子蒸发。l 2022-7-2053l恒温时，密闭真空容器中液体的蒸发速率、蒸气的凝聚速率与时间的关系如图:2022-7-2054 蒸气压是的函数，任何温度下总有足够数量的液体分子蒸发。蒸气压与液面上方无关。只在时谈论蒸气压才有意义。2022-7-20552022-7-2056 平衡，正、逆过程速率相等。向平衡状态移动。无论从任意状态开始，体系达平衡 时其。平衡状态是体系倾向于最低能量状态和最大混乱度间的。2022-7-2057影响蒸汽压的因素l液体的蒸气压与液体的性质和温度有关。1、在相同温度下，不同的液
20、体，其蒸气压不同。l2、温度升高时，液体的蒸气压增大。l固体物质也具有一定的蒸气压。但一般情况下，固体的蒸气压较小。2022-7-2058二、稀溶液的蒸气压下降l 当水中溶入难挥发非电解质后，溶液的表面被一部分难挥发非电解质的分子占据着，这样在单位时间内从溶液的液面逸出的溶剂分子比纯溶剂减少。在一定温度下达到平衡时，溶液液面上方溶剂分子的数目比纯溶剂液面上方的少，因此难挥发非电解质的蒸气压要比纯溶剂的低，这种现象称为溶液的蒸气压下降。2022-7-2059l 稀溶液中，部分液面被溶质分子占据，蒸气压p低于纯溶剂的蒸气压p*。l 2022-7-2060l一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的 p 和
21、溶质的 xB 成正比，而与溶质的本性无关。l蒸气压下降遵循。2022-7-2061l1887 年，法国化学家 Raoult 指出：l对由溶剂 A 和难挥发非电解质 B 组成的稀溶液：*A Ap p x ABAAB(1)*p=px=pp xAAB*p=pp=p x 2022-7-2062l在稀溶液中l由以上两式，得BBBBBAABAAAnnnx=b Mn+nnm/M AABB*p=p M b=kb2022-7-20632022-7-2064l例：已知 20 时水的 po2.33 kPa，将 17.1 g蔗糖与 3.00 g 尿素分别溶于 100 g 水。计算这两种溶液的蒸气压各是多少？l解：H2
22、O摩尔分数 l蔗糖溶液的蒸气压 l可算得尿素溶液与蔗糖溶液的蒸气压相等。2022-7-2065三、稀溶液的沸点升高l 在相同温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压总比纯溶剂的低。当温度升高到纯溶剂的沸点时，纯溶剂的蒸气压等于外界压力而沸腾；但溶液的蒸气压则低于外界压力。要使溶液的蒸气压等于外界压力，必须升高温度。这样必然导致溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为稀溶液的沸点升高。2022-7-2066 液体内部存在含饱和蒸气的微小气泡。当液体的蒸气压等于外界压力时，液体分子能量达，大量可蒸发的分子进入气泡，气泡骤然胀大迅速上升到液面破裂而剧烈的汽化。沸腾时液体的温度称为Tb。若液体过于洁净，加
23、热时将暴沸。2022-7-2067l液体的蒸气压等于外压时的温度称为液液体的沸点体的沸点。l沸腾时液体任何地方都发生蒸发带走热量，温度保持，称为沸点沸点Tb（boiling point）。此后液体的吸热全部用于汽化，加热快慢只影响其，直至全部液体蒸发完毕。l液体的沸点与外压有关，外压越大，沸点就越高。液体在101.325 kPa 下的沸点称为正常沸点正常沸点。2022-7-2068l 过于洁净的液体，其内部气泡很少，而新生气泡不仅要求许多动能大于蒸发所需能量的分子彼此靠近，还必须克服液体的压力和表面张力。所以加热时常发生过热。一旦气泡形成，由于液体内部可蒸发的分子太多，沸腾必将以爆炸形式进行，
24、称为暴沸。可预先加入预防。2022-7-2069 难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质B 的质量摩尔浓度成正比。测定出溶液的沸点升高，可计算出 B的摩尔质量。bb BT=k bbBBBBAAbbBBAbTnm/Mb=mmkk mM=mT2022-7-2070O2022-7-2071l摩尔沸点升高常数与溶剂的、等有关。常用溶剂的摩尔沸点升高常数kb：溶剂Tb/K水373.150.512苯353.252.53环己烷3542.79乙醇351.551.221/bKK Kg mol2022-7-2072l例：已知苯的沸点是 80.2，萘的摩尔质量为128 g mol-1，取2.67 g萘溶于100 g苯
25、中，测得该溶液的沸点升高了0.531 K，试求苯的沸点升高系数。l解：bbBTk b12.6710000.5311281002.55()bbKKK Kg mol2022-7-2073四、稀溶液的凝固点降低 当物质固体的熔化速率与液体的凝固速率相等，固体的蒸气压与液体的蒸气压相等，固、液。此时体系温度，称为凝固点凝固点Tf（freezing point）。是固态纯溶剂与液态溶液达熔化凝固平衡时的温度。2022-7-2074l 稀溶液的蒸气压纯溶剂的蒸气压，所以在纯溶剂凝固点 Tf*时，溶液的蒸气压小于纯溶剂固体时的蒸气压而无法凝固。当溶液凝固时，稀溶液的凝固点 Tf 必 Tf*，这一现象称为凝固
26、下降。2022-7-20752022-7-2076l难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶质B 的质量摩尔浓度成正比。l测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低可计算出 B 的摩尔质量。ffBT=k bfBBfA=k mMT m2022-7-2077l摩尔凝固点降低常数与溶剂的、等有关。常用溶剂的摩尔凝固点降低系数Kf：溶剂Tf/K水273.151.86苯278.655.12环己烷279.520.20乙醇155.71.991/fkK Kg mol2022-7-2078例：取0.749 g谷氨酸溶于50.0 g水，测得凝固点为-0.188，试求其摩尔质量。解：2022-7-2079凝固点下降法测定物
27、质的摩尔质量；防冻剂乙二醇、甘油；冰盐浴KCl溶液-10.7；NH4Cl溶液-15.4；NaCl 溶液-21.1；CaCl2溶液-55.0。2022-7-2080随着沸腾和凝固的不断进行，溶剂的量，溶液的浓度也随之改变。所以，在沸腾和凝固整个过程，沸点、凝固点不断改变。沸点、凝固点的恒定，是对的溶液而言。2022-7-2081五、稀溶液的渗透压力l几个实验几个实验蔗糖溶液与水，相互扩散。蔗糖溶液与水分隔在两侧，相互扩散。蔗糖溶液与水分隔在两侧，蔗糖溶液一侧液面升高，直至平衡。2022-7-2082（一）渗透现象和渗透压力1.渗透现象许多天然或人造的薄膜对于物质的透过有选择性，它们只允许某种或某
28、些物质透过，而不允许另外一些物质透过，这类薄膜称为半透半透膜膜。水分子通过半透膜从纯水进入溶液或从稀溶液进入较浓溶液的现象称为渗透渗透。2022-7-20832022-7-2084渗透现象产生的原因 由于半透膜两侧相同体积的液体内的水分子数目不相等。相同体积的纯水内的水分子数目比溶液的多，因此在相同时间内由纯水通过半透膜进入溶液的水分子数目要比由溶液进入纯水的多，其结果是水分子从纯水进入溶液。2022-7-2085l半透膜两侧溶液单位体积内溶剂分子数（）不同，所以溶剂分子从稀溶液向浓溶液扩散速率从浓溶液向稀溶液扩散速率，膜两侧相互的迁移量不相等，表现出从稀溶液向浓溶液的现象。2022-7-20
29、86产生渗透现象的条件（1）必须有半透膜半透膜存在;（2）半透膜两侧相同体积的液体中水分子数目不相等。：溶剂分子从稀溶液侧向浓溶液侧迁移。2022-7-20872.渗透压力 用半透膜将水溶液与纯水隔开时，渗透必然发生。为了阻止渗透的发生，必须在溶液的液面上施加一额外压力。这种恰好能阻止渗透进行而施加于溶液液面上的额外压力称为溶液的渗透压力溶液的渗透压力。2022-7-2088l渗透压是（纯溶剂不具备），只是在上等于阻止溶剂向浓溶液侧渗透所需外加的额外压力。2022-7-2089（二）渗透压力与浓度、温度的关系l 1877 年，德国植物学家 Pfeffer 用人工制成的半透膜测量蔗糖水溶液的渗透
30、压力。发现了如下两个规律：（1）在热力学温度一定时，稀溶液的渗透压力与溶液的浓度成正比；（2）在浓度一定时，稀溶液的渗透压力与热力学温度成正比。2022-7-2090 1886 年，荷 兰 理 论 化 学 家 Vant HoffVant Hoff 归纳出渗透压力与浓度、温度之间的关系。通过测定溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。B=cRTBBm RTM=V2022-7-2091（三）B 的渗透浓度渗透溶液渗透溶液是指混合物中能产生渗透效应的溶质的微粒（分子或离子）的浓度总和。B,osncVdef2022-7-2092 对于强电解质溶液，渗透浓度等于溶液中溶质离子的总浓度；对于弱电解质溶液，
31、渗透浓度等于溶液中未解离的弱电解质的浓度与弱电解质解离出的离子浓度之和；而对于非电解质溶液，渗透浓度等于其物质的量浓度。对于电解质的稀溶液：cRTB,os=2022-7-2093 测定大分子化合物的分子量，渗透压；渗透压与密切相关：等渗溶液、高渗溶液、低渗溶液；溶血现象、胞浆分离。人体范围：720820 kPa （280 320 m mol L-1）2022-7-2094 利用稀溶液的凝固点降低和稀溶液的渗透压力，均可计算溶质的摩尔质量。由于cBRT在数值上大于kfbB，因此溶液的渗透压力在数值上也大于溶液的凝固点降低。当溶液的浓度很低时，很小，不能准确测定；但此时仍比较大可以准确进行测定。由
32、于小分子溶质也能透过半透膜，因此渗透压力法仅适合于高分子化合物的摩尔质量的测定。fT2022-7-2095（四）渗透压力在医学上的意义 两个的溶液，其渗透压也相等，我们称这两个溶液为等渗溶液。同理，较浓的溶液称为高渗溶液；较稀的溶液称为低渗溶液。2022-7-20961等渗、低渗和高渗溶液l 医学上的等渗、低渗和高渗溶液是以血浆的渗透压力或渗透浓度为标准来衡量的，正常人血浆的渗透浓度为 280 320 mmolL-1。医学上规定渗透浓度在 280 320 mmolL-1范围内的溶液为等渗溶液等渗溶液；渗透浓度小于 280 mmolL-1的溶液为低渗溶液低渗溶液；渗透浓度大于 320 mmolL
33、-1的溶液为高渗溶液高渗溶液。2022-7-2097红细胞置于中，水分子透过细胞膜渗入红细胞，细胞膨胀，最后崩裂发生溶血现象。红细胞置于中，发生质壁分离现象。红细胞置于中，保持正常的生理活性。2022-7-20982022-7-20992晶体渗透压力和胶体渗透压力 由小分子和小离子所产生的渗透压力称为晶体渗透压力。由大分子和大离子所产生的渗透压力称为胶体渗透压力。血浆的渗透压力主要是晶体渗透压力，而胶体渗透压力很小。在37 时，血浆的渗透压力为 770 kPa，其中胶体渗透压仅约为 4 kPa。2022-7-20100 间隔着细胞内液与外液的细胞膜只允许水分子透过，而其他分子和离子（如K+，N
34、a+等）不能透过。水分子的渗透方向主要取决于晶体渗透压力。当人体缺水时，细胞外液中盐的浓度就会相对升高，外液的晶体渗透压力增大，超过了细胞内液的渗透压力，使细胞内液的水分子进入细胞外液，造成细胞内失水细胞内失水。如果大量饮水或输入过多的葡萄糖溶液（葡萄糖在体内氧化成二氧化碳和水），又会造成细胞外液晶体渗透压力减小，细胞外液的水分子进入细胞内液，使细胞肿胀，严重时可引起水中毒水中毒。因此，晶体渗透压力对维持细胞内、外水的相对平衡起着重要作用。临床上常使用小分子晶体物质的溶液来纠正某些疾病所引起的水盐失调。2022-7-20101l 间隔着血液与细胞液的毛细血管壁，允许水分子和各种盐类的离子（如N
35、a+，K+等）透过，只有蛋白质的分子或离子不能透过。小分子晶体物质对维持血液与组织液之间水的相对平衡几乎不起作用。蛋白质分子或离子所产生的胶体渗透压力虽然很小，但由于蛋白质分子或离子不能透过毛细血管壁，对维持血容量和血管内、外的水盐的相对平衡却起着重要作用。当血浆蛋白的浓度（特别是白蛋白浓度）因某些病变下降时，血浆的胶体渗透压力也随之降低，结果水分子和盐类离子由血浆进入组织液，而使血容量（人体血液总量）降低，组织液增多，这是形成水肿水肿的一个因素。临床上对大面积烧伤或失血等原因造成血容量下降的病人进行补液时，由于这类病人的血浆蛋白损失很多，血浆胶体渗透压力下降，不能单纯补充晶体溶液（如生理盐水
36、等）还要同时输入血浆或右旋糖酐等血浆代用品，才能恢复胶体渗透压力和增加血容量。2022-7-20102第四节 溶 胶一、溶胶的性质二、溶胶的稳定性与聚沉三、溶胶的制备与净化2022-7-20103是物质的特殊存在状态是多相体系是热力学不稳定体系2022-7-20104一、溶胶的性质(一）溶胶的光学性质1 1Tyndall 现象 1869 年，英国物理学家 Tyndall发现：在暗室中让一束会聚的光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到一个 圆 锥 形 光 柱，这 种 现 象 就 称 为 Tyndall 现象。2022-7-201052022-7-201062022-7-20107l 溶胶的分散
37、相粒子的直径在1 100 nm之间，小于可见光的（400 760nm)，因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生 Tyndall 现象。l 溶胶区别于真溶液的一个重要特征，可用于鉴别溶胶。2022-7-201082Rayleigh 公式32B B0422242CVnnIInn22BABA2022-7-20109由上式可得如下结论：（1）散射光强度与入射光波长的4次方成反比，入射光的波长越短，溶胶对光的散射作用越强。（2）散射光强度随分散相分子浓度的增大而增大。（3）分散相与分散介质的折光率相差越大，则散射作用越强。（4）散射光强度与分散相粒子体积的平方成正比，在胶体分散系范围内，随着分散相粒
38、子的增大，对光的散射作用增强。2022-7-20110（二）溶胶的动力学性质l1.Brown 运动l 溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则的折线运动，这种运动称为 Brown运动。2022-7-201112022-7-201122022-7-20113Brown 运动l 胶粒的 Brown 运动是由于胶粒受到处于不停运动的分散介质分子撞击，其合力不为零合力不为零而引起的。2022-7-201142.扩散l 溶胶的分散相粒子由于 Brown 运动，能自动地从浓度较高处移向浓度较低处，这种现象称为扩散扩散。l 在生物体内，扩散是物质输送或物质分子通过细胞膜的推动力之一。l 胶粒的扩散能力用扩
39、散系数D来度量。2022-7-201153.沉降l 溶胶在放置过程中，密度大于分散介质的胶粒，在重力作用下要沉降下来；但另一方面由于胶粒的 Brown 运动引起的扩散作用又力图促使浓度均一。当上述两种方向相反的作用达到平衡时，越靠近容器的底部，单位体积溶液中的胶粒的数目越多；越靠近容器的上方，单位体积溶胶中的胶粒的数目越少，形成了一定的浓度梯度，这种现象称为沉降平衡。2022-7-20116l沉降平衡沉降平衡：沉降与扩散达平衡：沉降与扩散达平衡浓度梯度沉降系数S0(1)RTSMrDV2022-7-20117（三）溶胶的电学性质l1电泳l 在电场作用下，胶粒质点在分散介质中的定向移动称为电泳。2
40、022-7-201182022-7-201192胶粒带电的原因（1）胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。实验表明，与胶粒具有相同组成的离子优先被吸附。（2）胶粒表面分子的解离：胶粒与溶液中的分散介质接触时，表面分子发生解离，有一种离子进入溶液，而使胶粒带电。H2SiO3 SiO32-2H+2022-7-201203.胶团的结构lAgI 溶胶的胶团结构示意图：2022-7-20121l胶粒的吸附扩散双电层结构吸附层吸附层(不流动不流动)l定位离子定位离子:与胶核组成类似与胶核组成类似的离子的离子(决定胶粒的带电性决定胶粒的带电性)l反离子反离子:与定位离子异号的与定位离子异
41、号的离子离子扩散层扩散层(可滑动可滑动):吸附层以外吸附层以外的反离子的反离子l胶核胶核:原子或分子的聚集体，位原子或分子的聚集体，位于胶粒的中心于胶粒的中心 l胶粒胶粒:胶核胶核+吸附层吸附层l胶团胶团(电中性电中性):胶粒胶粒+扩散层扩散层AgI负溶胶粒子结构示意图2022-7-20122 溶胶的胶团结构也常用结构简式表示，如AgI负溶胶的结构简式表示为：2022-7-20123二、溶胶的稳定性与聚沉l（一）溶胶的稳定性 溶胶具有一定的稳定性，其原因如下：（1）Brown 运动：溶胶的胶粒的直径很小，Brown 运动剧烈，能克服重力引起的沉降作用。2022-7-20124l（2）胶粒带电胶
42、粒带电：同一种溶胶的胶粒带有相同电荷，当彼此接近时，由于静电作用相互排斥而分开。胶粒荷电量越多，胶粒之间静电斥力就越大，溶胶就越稳定。胶粒带电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因。l（3）溶剂化作用溶剂化作用：溶胶的吸附层和扩散层的离子都是水化的（如为非水溶剂，则是溶剂化的），在水化膜保护下，胶粒较难因碰撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚，胶粒就越稳定。2022-7-20125(二）溶胶的聚沉聚沉聚沉：使溶胶的分散度降低，分散相颗粒变大，最终从介质中沉降析出的现象。聚沉原因：l加入一定量的电解质加入一定量的电解质l加热l加入带相反电荷的溶胶l加入表面活性剂l辐射2022-7-201262022-7-20
43、1271电解质对溶胶的聚沉作用 在溶胶中加入易溶强电解质，将使更多的反离子进入吸附层，减少了胶粒所带电荷，使水化膜变薄，使胶粒的 Brown运动足以克服胶粒之间的静电斥力，导致胶粒在相互碰撞时可能聚集合并变大，最终从溶胶中聚沉下来。2022-7-20128聚沉值l通常用聚沉值来比较各种电解质对某一溶胶的聚沉能力。l聚沉值聚沉值(单位:mmol/L)：是使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质溶液的最低浓度。l聚沉值越小,聚沉能力越大。2022-7-20129聚沉能力的影响因素（1）电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由与胶粒带相反电荷的离子（反离子）引起的。反离子所带电荷越多，其聚沉能力越大，聚沉
44、值就越小。l 不同价反离子的聚沉能力:反离子价数 ，聚沉的效率 。C M+:C M2+:C M3+=16：(12)6：(13)62022-7-20130（2）带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近，但也略有不同。对负溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：CsCs+RbRb+K K+NaNa+LiLi+对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：ClCl-BrBr-NONO3 3I I-同价反离子的聚沉能力：水化离子半径 ，聚沉能力 。2022-7-20131l（3）有机化合物的离子（如脂肪酸盐和聚酰胺类化合物的离子）都有较强的聚沉能力，能有效地破坏溶胶使之聚沉。2022-7-201322溶胶的相互聚沉作用l
45、 将胶粒带相反电荷的两种溶胶混合，也会产生聚沉现象。与电解质的聚沉作用不同的是，只有当两种溶胶的胶粒所带电荷完全中和电荷完全中和时，才会完全聚沉；否则，可能聚沉不完全，甚至不聚沉。2022-7-20133三、溶胶的制备与净化l（一）溶胶的制备1分散法 研磨法是用胶体磨把大颗粒固体磨细，在研磨的同时加入丹宁或明胶做稳定剂。工业用的胶体石墨、颜料、医用硫溶胶等都是用胶体磨磨制成的。胶溶法是一种使暂时凝集起来的分散相又重新分散的方法。把新生成的沉淀洗涤后，加入电解质溶液做稳定剂，经过搅拌，沉淀就重新分散而形成溶胶。2022-7-201342凝集法 化学凝集法是利用化学反应使产物凝集而形成溶胶。在溶液
46、中进行的复分解、水解、氧化还原等反应，只要有一种产物的溶解度较小，就可以控制反应条件使该产物凝集而得到溶胶。一般来说，在制备溶胶时，反应物的浓度要比较稀，反应物混合要比较缓慢，其中的一种反应物要稍有过量。改换溶剂法是利用分散相在两种不同分散介质中的溶解度相差悬殊的特点制备溶胶。2022-7-20135（二）溶胶的净化l 常用的净化方法是将溶胶与纯溶剂用半透膜隔开，溶胶中的电解质和杂质的分子、离子可透过半透膜进入溶剂，而胶粒不能透过半透膜，不断更换溶剂，可将电解质和杂质除去。这种利用半透膜净化溶胶的方法称为渗析渗析。2022-7-20136第五节 高分子溶液一、高分子溶液的盐析二、高分子对溶胶的
47、絮凝作用和 保护作用三、高分子溶液的渗透压力四、Donnan 平衡2022-7-20137一、高分子溶液的盐析 加入少量电解质就可以使溶胶产生聚沉，但要使高分子化合物从溶液中沉淀析出，必须加入大量的电解质。通常把高分子在电解质作用下从溶液中沉淀析出称为高分子高分子的盐析的盐析。2022-7-20138盐析的主要原因l 盐析的主要原因是去溶剂化作用。高分子的稳定性主要来自高度的水化作用，当加入大量电解质时，除中和高分子所带电荷外，更重要的是电解质离子发生强烈地水化作用，使原来高度水化的高分子去水化，使其失去稳定性而沉淀析出。2022-7-20139二、高分子对溶胶的絮凝作用和保护作用l 在溶胶中
48、加入少量的可溶性高分子，可导致溶胶迅速生成棉絮状沉淀，这种现象称为高分子对溶胶的絮凝作用絮凝作用。2022-7-20140絮凝作用的特点l 高分子的絮凝作用与电解质的聚沉作用不同。l 电解质的聚沉作用聚沉作用是由于反离子挤入吸附层，减少或中和了胶粒所带的电荷所引起的。l 高分子的絮凝作用絮凝作用是由于高分子溶液浓度较低时，一个高分子长链可同时吸附两个或更多个胶粒，把胶粒聚集在一起而产生沉淀。2022-7-201412022-7-20142高分子对溶胶的保护作用l 在溶胶中加入一定量的高分子，能显著地提高溶胶的稳定性，这种现象称为高分子对溶胶的保护作用保护作用。2022-7-20143产生保护作
49、用的原因l 产生保护作用的原因原因是高分子吸附在胶粒的表面上，包围住胶粒，形成了一层高分子保护膜，阻止了胶粒之间及胶粒与电解质离子之间的直接接触，从而增加了溶胶的稳定性。2022-7-20144三、高分子溶液的渗透压力l 高分子稀溶液的渗透压力不符合不符合Vant HoffVant Hoff公式公式，其渗透压力不是随浓度线性增加，而是比浓度增加更快。产生这种现象的原因原因，是由于高分子在溶液中呈线团状态，其中间空隙包含有大量溶剂，致使溶液的实际浓度增大。在用渗透压力法求高分子溶质的摩尔质量时常用维利公式维利公式：2022-7-20145l对于一般高分子稀溶液，上式可简化为：l以/B对B做图，外
50、推至B=0时的截距为RT/MB，即可求出MB。22B3BBB1()RTAAM2BBB1()RTAM2022-7-20146四、Donnan 平衡l董南平衡董南平衡：由于高分子电解质的存在，引起电解质离子在膜两侧的浓度分布不均匀的现象。2022-7-201472022-7-20148l聚电解质聚电解质 NazP 按下式解离：NazP =zNa+Pz-l若NazP的浓度为cB，则渗透浓度为(z+1)cB，测得的渗透压力约为(z+1)cBRT，求得聚电解质的摩尔质量约为实际摩尔质量的 1/(z+1)。在电解质存在下测定聚电解质的渗透压力，可以部分或完全消除聚电解质解离出的小离子的影响。2022-7-
