第五章胶体分散系Colloid.ppt

第五章 胶体 Colloid 2学时 掌握：分散系的概念及分类方法；溶胶的基本特征；胶粒带电原因、胶粒的双电层结构、溶胶的稳定因素、溶胶的聚沉和保护。 熟悉：溶胶的光学性质、动力学性质；溶胶的电学性质：电泳、电渗的概念； 了解：气溶胶的概念；高分子化合物结构特点及其溶液形成、性质；盐析；膜平衡的基本概念及在医学中意义。 自学：气溶胶；聚电解质溶液；高分子溶液稳定性的破坏；凝胶及其性质；表面活性剂的结构及其吸附作用；缔合胶体的概念及其作用；乳状液；胶体与医学。 5—1 胶体分散系 胶体是一种高度分散的系统,既具有溶液的一些性质，也具有表面吸附的一些性质，在医学领域有广泛的应用性。 分散系（dispersed systme）定义 一种或一种以上的物质分散在另一种连续介质中所形成的体系称为分散系。 其中被分散的物质称为分散质或分散相（ dispersed phase ），把分散相分散的连续介质称为分散介质或分散剂（ dispersion medium ）。 根据分散相的大小将分散系分为三类根据分散系内部是否存在界面分为两类 胶体的组成 溶胶：胶粒(分子、离子、原子的聚集体) 例：氢氧化铁、硫化砷、碘化银及金、银、硫等单质溶胶 缔合胶体：胶束 例：超过一定浓度的十二烷基硫酸钠溶液 高分子溶液：高分子 例：蛋白质、核酸等水溶液，橡胶的苯溶液 一些胶体的例子 分散度—分散相在分散介质中分散的程度，分散度常用比表面来表示。 比表面 —单位体积物质所具有的表面积 S0 = S/V 实例：当 r = 0.62cm的水滴分散成 r = 10-7cm 时，S0增加7个数量级，总面积自由能亦增加7个数量级。 表面能——表层分子比内部分子多出一部分能量，称为表面能。 表面功E（表面能） 表面张力σ：表面层分子受到拉入液体内部合力（表面恒有一种抵抗扩张的力） 表面能：将液体分子从相内部移到相表面而克服相内部分子的拉力所作的功 E=σ×s 表面能作用 液体有自动缩小表面积的趋势。小的液滴聚集变大，可以缩小表面积，降低表面能。表面积减小过程是自发过程 这个结论对固体物质同样适用。高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚积成大颗粒而减少表面积的趋势，称为聚结不稳定性 5—2 溶胶 溶胶具有多相性，高分散性和热力学不稳定性。由这些基本特征引起的性质是： 光学性质 动力学性质 电学性质 光学性质－丁达尔现象 丁达尔现象是溶胶区别于真溶液的一个重要特征。 胶粒的直径小于可见光的波长，当被强光照射时，便产生散射光，在光的垂直方向，可看到溶胶有一束光路。散射光的产生，是由于入射光迫使粒子中的电磁振动，使粒子成为第二次波源，向各个方向发射电磁波。 丁达尔现象 光路 丁达尔现象产生原因 散射光的产生，是由于入射光波长与溶胶的直径接近，入射光就环绕溶胶向各个方向散射。 (迫使粒子产生电磁振动，使粒子成为第二次波源，向各个方向发射电磁波。) 动力学性质 布朗运动(Brown movement) 溶胶中的粒子在介质中不停地作不规则运动，称为布朗运动。 布朗运动产生原因 它是由于每一瞬间胶粒受到来自各方介质的粒子的碰撞的合力未被完全抵消造成的。 胶粒越小，温度越高，溶胶的粘度越小，布朗运动越剧烈。 布朗运动示意图 扩散(diffusion) 当溶液中的溶质，溶质将从浓度大的区域向浓度小的区域移动，这种现象称扩散。 溶胶中的胶粒存在浓度差时也会产生这种扩散现象。 扩散示意图 沉降(sedimentation) 当然，溶胶中的胶粒亦受重力的作用而产生沉降，上述两种作用达到平衡时，叫沉降平衡(sedimentation equilibrium)，此时溶液中胶粒的浓度形成一定的梯度，愈接近容器的底部，胶粒的浓度越大。 沉降平衡示意图 沉降平衡示意图 从沉降平衡示意图我们知道，分散相粒子越小，沉降越困难，分散相粒子越大，沉降越容易。 在制备沉淀时，应当使沉淀粒子越大越好； 要选择空气质量好些的环境，向高处去； 医学上分离某些蛋白质，常常用超速离心机。 电学性质 电泳(electrophorese) 在电场作用下，胶体颗粒在液相中按一定方向移动，这种现象称电泳。 电泳示意图 正溶胶 在电场中向负极方向运动的胶粒，其本身带正电。 大多数金属氢氧化物溶胶带正电。 负溶胶 在电场中向正极方向运动的胶粒，其本身带负电。 大多数金属硫化物、硅酸、金、银等溶胶带负电。 电渗(electroosmosis) 由于胶粒带电，介质必然与胶粒带相反电荷。所以在不能透过胶粒的多孔性物质两侧接上直流电源时，仅可观察到溶剂介质的定向移动，这种现象称为电渗。 利用电渗可以纯化溶胶。 胶体粒子带电原因 胶体粒子表面选择性吸附与其组成相类似的离子，与介质中的反离子形成双电