第八章 大分子溶液

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,00-8-1,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,00-8-1,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,00-8-1,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,00-8-1,*,第八章 大分子溶液,大分子化合物高分子化合物: 分子大小在109107m，相对分子量高达几千到几百万的高聚物。,根据来源，大分子化合物可分为天然大分子化合物和合成大分子化合物。,大分子化合物是以分子或离子状态均匀地分布在溶液中, 在分散相与分散介质之间无相界面存在. 故大分子溶液是均匀分布的真溶液, 即热力学平衡体系。这是高分子溶液与溶胶的最本质的区别。,00-8-1,1,第一节 大分子化合物,一、大分子化合物的结构特征,重复出现的结构单元称为,链节,，链节数n称,聚合度,。,大分子化合物的形状主要有线型、支链型、体型。溶液中的大分子主要为线型，其结构特点为：分子长链由许多C-C单键组成，在键角不变的情况下，这些单键都能发生分子的内旋转。,大分子碳链中某一个链节发生内旋转时，会影响到距它较近的链节，使它们随着一起运动，我们把这些受到相互影响的链节,的集合体称作,链段,。,00-8-1,2,大分子化合物,大分子长链上链节的内旋转和链段的热运动，促使,其具有明显的柔顺性影响大分子柔顺性的因素主要有：,1链段越短，大分子链上的独立运动单元越多，分子卷曲越厉害，大分子的柔顺性越佳；,2链节的内旋转越容易，那么大分子越柔顺。影响内旋转的主要因素是取代基；,3温度升高，大分子的动能增大，使内旋转更容易，故柔顺性易增加；,4溶剂对大分子链柔顺性的影响主要反映在其溶剂化的能力上。,00-8-1,3,二、大分子化合物的平均摩尔质量,1. 数字平均摩尔质量,M,n,可由渗透压法或电子显微镜测得,2. 质量平均摩尔质量,M,m,可用光散射法测得,3. Z均摩尔质量,M,Z,可用超离心沉降法测得,4. 粘度平均摩尔质量,M,可由粘度法测得,对单级分散体系，,M,Z,M,m,M,M,n,，,对多级分散体系，,M,Z,M,m,M,M,n,，,d,M,m,/ M,n,d,1时为单级分散体系，一般,d,值在1.520之间。,00-8-1,4,第二节 大分子溶液,一、大分子溶液的特性,特性,溶胶,大分子溶液,分散相大小,1,100nm,1,100nm,分散质存在形式,若干分子形成的胶粒,单个分子,能否透过半透膜,不能,不能,扩散速度,慢,慢,体系性质,多相、不平衡体系，不遵守相律，热力学,不稳定体系,均相、平衡体系，遵守相律，热力学,稳定体系,与溶剂亲和力,小,大,粘度大小,小(与纯溶剂粘度相似),大,对电解质的,敏感性,敏感(加入少量电解质就会聚沉）,不敏感(加入大量电解质会发生盐析）,渗透压,小,大,00-8-1,5,二、大分子溶液的渗透压,渗透压大小：大分子溶液溶液溶胶,00-8-1,6,三、大分子溶液的粘度,1. 流体的粘度,(1)粘度的意义及牛顿粘度定律,流体流动时产生内摩擦力的性质称为粘性。,流体在管道中呈层流流动时流速的径向分布,y,x,y,运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩擦力 或粘滞力，其大小为：,牛顿粘度定律,:,式中,为比例常数，称为,粘度系数, 简称,粘度,.,00-8-1,7,2粘度的表示方法,00-8-1,8,2. 高分子溶液的粘度,1大分子溶液的粘度特性,高分子溶液的粘度较一般溶胶或普通溶液的粘度大得多. 如, 假设在苯中溶入质量百分数为1%的橡胶, 该溶液粘度要比纯苯的粘度大十多倍.,粘度,分散相浓度,大分子溶液,溶胶,溶胶浓度对粘度的影响,如下图, 当大分子溶液的浓度增加时, 其粘度急剧上升. 此外, 大分子溶液的粘度还与溶质的大小、形状及溶剂化程度等因素有关.,00-8-1,9,2粘度法测定大分子的粘均摩尔质量,用粘度法测定高分子的相对质量时, 必须先用其它方法, 例如光散射法, 直接测出系统的,及,K,. 再测出在不同浓度,c,下相应的增比粘度,sp,和相对粘度,r,，然后以,sp,/,c,对,c,和ln,r,/,c,对,c,作图, 可得两直线, 将直线外推至,c,= 0 处, 所得截距即为 , .,00-8-1,10,3. 流变性简介,流变性,：物质在适当外力作用下发生形变或流动的性质。,根据流变曲线的形状，流体大致可以分为五种类型：,牛顿型、塑流型、假塑流型、胀流型、触变流型,插图P277 910,00-8-1,11,第三节 大分子电解质溶液,一、大分子电解质的意义,二、大分子电解质溶液的电学性质,1. 弱导电性,2. 高电荷密度,3. 高度水化,4. 电泳以蛋白质为例,1pH值对水溶液中蛋白质电荷的影响,等电点pI:大分子链上NH3+基与COO-基数目相等时溶液的pH值。,2电泳,00-8-1,12,三、大分子电解质溶液的粘度,大分子电解质溶液的粘度大于同浓度的大分子非电解质溶液。,大分子电解质溶液的sp/c对c作图不呈线性关系，不能用外推法求得，这是因为：溶液浓度变小，电离度增大，电荷密度增大，斥力增加，分子链伸展，粘度增大，这种现象称为电粘效应。参加无机盐可消除电粘效应。,在等电点，溶液的粘度最小。,插图p281 912，913,00-8-1,13,四、唐南平衡与渗透压,1.,唐南平衡,：因大分子离子的存在而导致小分子离子在半透膜两边分布不均匀的现象。,插图P282 914,唐南平衡最重要的功能是,控制物质的渗透压, 这对医学和生物学等研究细胞内外的渗透平衡有重要意义.,00-8-1,14,膜平衡示意图,图 8-1 膜平衡示意图,(a) 开始时,Na,+,(,b,),Na,+,(,b,),P,x-,(,b,),Cl,-,(,b,),Na,+,(,b,),Na,+,(,b,),P,2-,(,b,/2,),Cl,-,(,b,),P,2,-,Cl,-,Na,+,(b) 平衡时,Na,+,(,b,+,b,x,),P,2,-,(,b,/2,),Cl,-,(,b,x,),Na,+,(,b,-,b,x,),Cl,-,(,b,-,b,x,),00-8-1,15,唐南平衡,00-8-1,16,2.,大分子电解质溶液的渗透压,到达唐南平衡时，膜内、外渗透压分别为：,00-8-1,17,第四节 凝胶,一、凝胶的特征与形成,凝胶是由两种或两种以上组分所组成的半固体物质。根据含液量的多少，凝胶可分为软胶冻胶或干凝胶。,制备凝胶的方法主要有：大分子溶液的胶凝、枯燥大分子化合物的溶胀、参加非溶剂、参加盐类、化学反响,二、凝胶的结构和分类,1. 结构网状结构,2. 分类,形态上：弹性凝胶和非弹性凝胶,高分子溶液与凝胶之间是否可以相互逆转：可逆凝胶和不可逆凝胶,00-8-1,18,凝胶,三、胶凝作用和影响因素,胶凝作用,是指降低大分子溶液的溶解度，使之析出分散相粒子，并使胶粒互相交联形成网状骨架结构而转变为凝胶的过程。,影响胶凝的主要因素,有大分子本身的形状、分散相的浓度、温度及电解质等。,四、凝胶的溶胀和影响因素,凝胶的溶胀作用,是指干凝胶吸收溶剂或蒸气，使自身的体积、重量明显增大的现象。,凝胶的溶胀,可分为有限溶胀和无限溶胀两种。,溶胀作用进行的程度,与凝胶内部结构的连接强度、环境的温度、介质的组成及pH值等 有关。,当凝胶溶胀时，凝胶内外溶液会产生较大浓度差，对外界就会产生很大的溶胀压。,00-8-1,19,凝胶,五、离浆和触变,凝胶在放置过程中，液体会缓慢地自动地从中别离出来，这种现象称为离浆，又叫脱水收缩。,离浆时凝胶失去的不是单纯溶剂，而是稀溶胶或大分子溶液。,凝胶离浆后，体积变小，但仍保持原来的几何形状。,在恒温条件下，凝胶受外力作用网状结构被拆散而变成大分子溶液或溶胶，去掉外力静置一定时间后又逐渐胶凝成凝胶，凝胶与大分子溶液或溶胶)的这种反复互变的现象称为触变现象。,触变现象的特点：凝胶结构的拆散与恢复是可逆的，是恒温过程。,00-8-1,20,