基础化学第五章(胶体)8(新)课件

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,*,分散系,（dispersed,system）,：一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系,分散系中被分散的物质,容纳分散相的另一种物质,分散系,分散相,（dispersed phase,）,分散介质,（dispersed medium,）,第一节 胶体分散系,一、分散系的分类,第五章 胶体,分散系（dispersed system）：一种或几种物质,1,1.粗分散系（100 nm）,悬浊液、乳状液,2.胶体分散系（1-100 nm）,溶胶、高分子溶液,3.分子分散系(100 nm）9gL-1NaCl,2,分散相,粒子大小,分散系统类型,分散相粒,子的组成,性质,实 例,100nm,粗分散系（乳状液、悬浮液）,粗粒子,非均相;,热力学不稳定,乳汁、泥浆等,分散相分散系统类型分散相粒性质实 例真溶液低分子或离子,3,生物体内的分散系,分散介质：水,人体组织按重量算水大约占60%。它是细胞的组成物质，也是消化液、淋巴液、血液的构成部分。,水是人体各个器官的媒介，担负着各种功能。水参与生物体内各种代谢过程，它将各种营养物质输送到机体的各个部分，又把机体的排泄物带出体外；水参与呼吸、循环、调节体温，以维持我们的生命所需。,生物体内的分散系分散介质：水,4,生物体内的分散系,分散相,小分子：,无机物：Na,+,，K,+,，CO,2,，HCO,3,-,等,有机物：糖、尿素、有机酸等。,大分子：蛋白质、多糖、核酸等。,生物体内的分散系分散相,5,二、胶体分散系,溶胶(sol),高分子溶液,(macromolecular solution),缔合胶体(associated colloid),溶胶的基本特性:,多相性,、,高度分散性,和,热力学不稳定性,。,二、胶体分散系溶胶(sol)溶胶的基本特性:,6,分散度：分散相在介质中分散的程度，,把物质分散成细小微粒的程度,比表面：单位体积物质所具有的表面积,S,0,=S/V,分散度与比表面,把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。,分散度：分散相在介质中分散的程度，把物质分散成细小微粒的程度,7,把边长为1cm的立方体1cm,3,逐渐分割成小立方体时，比表面增长情况：,边长,l/m,立方体数,比表面,A,v,/,（,m,2,/m,3,）,110,-2,1 6 10,2,110,-3,10,3,6 10,3,110,-5,10,9,6 10,5,110,-7,10,15,6 10,7,110,-9,10,21,6 10,9,达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应。由超细微粒制备的催化剂催化活性较普通催化剂高；将药物磨成细粉可以提高药效。,把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割成小立方体时，比表面增,8,内部分子受到各个方向的分子作用力彼此抵消；,界面层分子受到的分子作用力不能相互抵消，受到被拉入体相的作用力，表面有自动收缩到最小的趋势。,表面层显示出一些独特性质，如,表面张力,、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。,表面层分子与内部分子受到的作用力比较,内部分子受到各个方向的分子作用力彼此抵消；表面层分子与内部分,9,表面层分子与内部分子受到的作用力比较,把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功。,表面分子能量高。,自发过程：表面积减少，表面能降低。,表面层分子与内部分子受到的作用力比较把分子从内部移到界面，或,10,溶胶：分散度大(有很多表面分子),表面分子：有向内运动的趋势，有一种抵抗扩张的力（表面张力），表面(自由)能。,溶胶：热力学不稳定性。,表面层分子与内部分子受到的作用力比较,自发过程：表面积减少，表面能降低。,溶胶：分散度大(有很多表面分子)表面层分子与内部分子受到的作,11,表面张力（surface tension）,在两相（特别是气-液）界面上，处处存在着一种张力，它垂直于表面的边界，指向液体方向。,将一含有活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。,把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用,g,表示,，单位是Nm,-1,。,表面张力（surface tension）在两相（特,12,表面张力（surface tension）,在活动边框上挂一重物，使重物质量,W,2,与边框质量,W,1,所产生的重力,F,（,F,=（,W,1,+,W,2,）,g,）与总的表面张力大小相等，则金属丝不再滑动。,表面张力（surface tension）在活动边框上挂一重,13,表面张力（surface tension）,在金属线框中间系一线圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。,(a),(b),以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，线圈成任意形状可在液膜上移动，(a)图。,刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，(,b),图。,表面张力（surface tension）在金属线框,14,（一）,溶胶的,光学性质,Tyndall效应,（,Tyndall effect,）,一、溶胶的基本性质,第二节 溶 胶,（一）溶胶的光学性质Tyndall效应（Tyndall ef,15,（二）,溶胶的,动力学性质,小分子溶液：有扩散，无沉降,溶胶：有扩散，有沉降,（平衡）,悬浊液：无扩散，有沉降,1.布朗运动,（,Brownian movement,）,显微镜观察：胶粒做无序运动（扩散）,2.沉降,（,sedimentation,）,运动,（二）溶胶的动力学性质小分子溶液：有扩散，无沉降溶胶：有扩散,16,电泳（electrophoresis）：在电场作用下，带电胶粒在介质中的运动。,（三）溶胶的电学性质,电泳技术在氨基酸、多肽、蛋白质及核酸等物质的分离和鉴定方面有广泛的应用。,电泳方向,阳极：负溶胶,阴极：正溶胶,电泳（electrophoresis）：在电场作用下，带电,17,电渗（electroosmosis）：在外电场作用下，分散介质的定向移动现象。,电渗示意图,电渗（electroosmosis）：在外电场作用下，分散介,18,二、胶团结构及溶胶的稳定性,（一）胶粒带电的原因,胶核界面的选择性吸附,胶核：离子、原子或分子的聚集体,吸附与胶核的组成相类似的离子,制备Fe(OH),3,胶体,FeCl,3,+3H,2,O Fe(OH),3,+3HCl,Fe(OH),3,+HCl FeOCl+2H,2,O,FeOCl FeO,+,+Cl,-,胶核：Fe(OH),3,m,吸附 FeO,+,二、胶团结构及溶胶的稳定性（一）胶粒带电的原因 胶核界面,19,2.胶核表面分子的离解,H,2,SiO,3,HSiO,3,-,+,H,+,HSiO,3,-,SiO,3,2-,+,H,+,二、胶团结构及溶胶的稳定性,（一）胶粒带电的原因,2.胶核表面分子的离解 H2SiO3,20,Fe(OH),3,m,nFeO,+,(n-x)Cl,-,x+,xCl,-,胶核 吸附层 扩散层,胶粒,胶团,氢氧化铁溶胶的胶团结构:,(二)胶粒的双电层结构,扩散双电层,（diffused electric double layer）,Fe(OH)3mnFeO+(n-x)Cl-x+,21,Fe(OH),3,溶胶的胶团结构示意图,Fe(OH)3溶胶的胶团结构示意图,22,AgNO,3,+KI AgI+KNO,3,AgI溶胶的制备,1.n(AgNO,3,)=n(KI)不能制备,2.n(AgNO,3,)n(KI),溶液中：AgI,Ag,+,NO,3,-,K,+,胶团,(AgI),m,nAg,+,(n-x)NO,3,-,x+,x NO,3,-,胶核 吸附层 扩散层,胶粒,AgNO3+KI AgI+KNO3 AgI溶胶的,23,3.n(AgNO,3,)n(KI),溶液中：AgI,I,-,NO,3,-,K,+,(AgI),m,nI,-,(n-x)K,+,x-,xK,+,AgNO,3,+KI AgI+KNO,3,AgI溶胶的制备,1.n(AgNO,3,)=n(KI)不能制备,3.n(AgNO3)pI，带负电蛋白质离子多。,若pHpI，带正电蛋白质离子多。,等电点(isoelectric point)，以pI表示,32,泌尿系统的所有器官（肾、肾盂、输尿管、膀胱、尿道）都可发生结石病。,尿结石是由尿液中所含晶体和胶体形成，一般先有一个核心，然后尿中的晶体围绕着这一核心沉积，逐渐增大形成结石。,绝大多数正常人尿液中草酸钙、磷酸钙和尿酸呈过饱和，它们的含量虽然大于其溶度积，但不因聚沉而形成结石。,血清白蛋白对草酸钙结石形成的影响,结石的种类：草酸钙（CaOxa）结石、磷酸钙结石、磷酸镁铵结石、尿酸结石和各种尿酸盐结石。,泌尿系统的所有器官（肾、肾盂、输尿管、膀胱、尿道）都可发生结,33,血清白蛋白(HSA)不仅是人体中最主要的蛋白质，在血液中的浓度为40mgmL，也是人体尿液中含量较多的蛋白质之一。,由585个氨基酸组合成的“心”形结构,分为I，3个重复的域,血清白蛋白(HSA)不仅是人体中最主要的蛋白质，在血液中的浓,34,HSA在6.820.4mg/L浓度范围内可抑制晶体的聚集。空白实验中CaOxa晶体高度聚集，晶体粒子的平均尺寸为8.6um；而在HSA存在的体系中，CaOxa晶体粒子尺寸减小到5.9um。,健康人血液：微溶性无机盐、碳酸镁、磷酸钙等以溶胶状态存在。卷曲的高分子包围溶胶胶粒，阻碍胶粒间的相互接触，增加了溶胶的稳定性。,HSA在6.820.4mg/L浓度范围内可抑制晶体,35,当发生某些疾病使体液中的蛋白质等大分子化合物减少，减弱了对这些盐类溶胶的保护作用，则微溶性盐类就可能沉积而形成结石。,尿结石的形成和饮食营养有一定关系。注意和调节膳食也能预防尿结石复发，草酸钙结石患者宜少食含高草酸的蔬菜，如菠菜、西红柿、马铃薯、草莓等；磷酸钙结石的患者，应少食含钙较多的食物，如牛乳等。,当发生某些疾病使体液中的蛋白质等大分子化合物减少，减弱了对这,36,第四节 表面活性剂和乳状液,一、表面活性剂(surfactant,surface active agent),水表面张力随不同溶质加入所发生变化的三种情况：,（1）使水的表面张力升高：NaCl等无机盐、蔗糖等多羟基有机物。C,表,C,内,，正吸附,第四节 表面活性剂和乳状液一、表面活性剂(surfacta,37,第四节 表面活性剂和乳状液,一、表面活性剂(surfactant,surface active agent),水表面张力随不同溶质加入所发生变化的三种情况：,（3）,使水的表面张力急剧下降,：肥皂及各种合成洗涤剂。表面活性剂,表面活性剂在溶液中能形成正吸咐，,表面惰性物质在溶液中形成负吸附。,第四节 表面活性剂和乳状液一、表面活性剂(surfacta,38,表面活性剂（脂肪酸盐）示意图,（二）表面活性剂的结构,表面活性剂分子中的两类基团：,（1）疏水性或亲脂性非极性基团,（2）亲水性（hydrophilic）极性基团。,表面活性剂（脂肪酸盐）示意图（二）表面活性剂的结构表面活性剂,39,构成细胞膜的脂类（磷酯、糖酯等）以及由胆囊分泌的胆汁酸盐都是表面活性物质。,医药上使用的表面活性剂：离子型和非离子型,离子型表面活性剂：阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂。,阴离子表面活性剂有阴离子亲水基，常见的有脂肪酸盐（肥皂类），RCOO-M，烃链一般在C11-C17，十二烷基磺酸钠（R-OSO,3,Na）等。,构成细胞膜的脂类（磷酯、糖酯等）以及由胆囊分泌的胆汁酸盐都是,40,阳离子表面活性剂有阳离子亲水基，,新洁尔灭是常用的外用消毒杀菌的阳离子表面活性剂。,两性离子表面活性剂分子既有阳离子亲水基也有阴离子亲水基：,氨基酸型（RNH,2,CHCH,2,COOH）,甜菜碱型RN,+,H,2,