醫(yī)用化學(xué)第版第四章課件

1、第四章膠體和乳狀液膠體和乳狀液護(hù)三班 張英磊 李園園 陳帥麗第一節(jié) 分散系第二節(jié) 溶膠 第三節(jié) 高分子溶液第四節(jié) 表面活性和乳狀液【教學(xué)目標(biāo)【教學(xué)目標(biāo)】 1、分散系的分類、分散系的分類 (了解了解) 2、溶膠的性質(zhì)、膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)、溶膠的性質(zhì)、膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) (掌握掌握) 3、高分子化合物溶液的特性、高分子化合物溶液的特性(熟悉熟悉)【教學(xué)重點【教學(xué)重點】 溶膠的性質(zhì)、膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)溶膠的性質(zhì)、膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 【教學(xué)難點教學(xué)難點】 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)第一節(jié) 分散系 通常把具體研究的對象稱為體系。 體系中物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同而與其他部分有明顯界面的均勻部分稱為相。 只含有1個相的體系稱為單相體系或均勻體系，

2、含有2個或2個以上相的體系稱為多相或非均勻體系。 分散系是指一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的體系。 被分散的物質(zhì)稱為分散相，容納分散相的介質(zhì)稱為分散介質(zhì)。如生理鹽水就是NaCl被分散在水中所形成的分散系， NaCl是分散相，水是分散介質(zhì)。按分散相粒子的大小不同，分散系可分為三類：分子或離子分散系和粗分散系，見下表分散系分散相 粒子直徑主要特征舉例分子或粒子分散系真溶液分子或離子100nm非均相，不透明、不均勻、擴(kuò)散慢，不穩(wěn)定，粒子不能透過濾紙和半透膜泥漿水油水，乳膠第二節(jié) 溶 膠 溶膠是難溶性固體分散在介質(zhì)中所形成的膠體分散系。按分散介質(zhì)不同，可分為液溶膠、氣溶膠、固溶膠。分散介質(zhì)是液

3、體的溶膠稱為液溶膠，簡稱溶膠，如硅酸、氫氧化鐵溶膠等。 溶膠分散相粒子是有許多小分子、原子或離子構(gòu)成的聚集體，分散相是與分散介質(zhì)之間有明顯的界面，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。 溶膠特性：多相、高分散和聚集不穩(wěn)定性。（一）溶膠的光學(xué)性質(zhì)丁達(dá)爾現(xiàn)象（圖）：將真溶液、溶膠置于暗處，當(dāng)一束光自側(cè)面射入是，在與光束垂直的方向上可觀察到真溶液是透明的，溶膠中有一條明亮的光帶，此現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾現(xiàn)象，也稱乳光現(xiàn)象。三種情況： 分散相粒子直徑入射光波長 反射現(xiàn)象 粗分散系分散相粒子直徑入射光波長 透射現(xiàn)象 離子或分子分散系分散相粒子直徑略小于入射光波長 散射現(xiàn)象 溶膠 作用：可區(qū)別溶膠與真溶液，懸濁液與大分子溶液及燈檢

4、 v（二）溶膠的動力學(xué)性質(zhì)v1.布朗運動 在超顯微鏡下可觀察到膠體粒子在介質(zhì)中不停地作無規(guī)則運動v特點:膠粒越小，溫度越高，介質(zhì)粘度越低，布朗運動越激烈v2.擴(kuò)散 當(dāng)溶膠中存在濃度差時，膠體粒子就能自動地從濃度大的區(qū)域移向濃度小的區(qū)域，最后達(dá)到均勻狀態(tài)的現(xiàn)象v特點：濃度差越大，擴(kuò)散越快v作用：利用膠粒擴(kuò)散又不能透過半透膜的性質(zhì)，可除去溶膠中的小分子雜質(zhì)，使其凈化，即透析或滲透 ?！把浮悲煼╲3.沉降 分散相粒子在重力的作用下逐漸下沉的現(xiàn)象v作用：測定溶膠或生物大分子的相對分子質(zhì)量；純化蛋白質(zhì)，分離病毒（三）溶膠的電學(xué)性質(zhì)v1.電泳(圖） 在外電場的作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動的現(xiàn)象v

5、 電滲 在外電場作用下，分散介質(zhì)通過多孔性物質(zhì)作定向移動的現(xiàn)象v2.膠粒帶電的原因v1）膠體粒子選擇性的吸附與其組成相似的離子以降低較高的表面能，并帶上相應(yīng)的電荷，如AgI溶膠v2）固體膠粒與液體介質(zhì)接觸時，表面分子會發(fā)生部分電離，使膠粒帶電，如硅酸溶膠二 溶膠的結(jié)構(gòu)三 溶膠的相對穩(wěn)定因素和聚沉v（一）溶膠的相對穩(wěn)定因素v溶膠的相對穩(wěn)定性：能在相對較長時間內(nèi)穩(wěn)定存在的性質(zhì)v主要原因：v1）膠粒帶電 v 帶電越多，斥力越大，溶膠越穩(wěn)定v2）溶劑化膜水化膜的存在 v 水化膜越厚，膠粒越穩(wěn)定v（二）溶膠的聚沉v聚沉：在一定條件下，溶膠粒子聚集成較大的顆粒從分散介質(zhì)中沉淀析出的現(xiàn)象v使溶膠聚沉的方法：

6、v1）加入電解質(zhì)v電解質(zhì)的聚沉能力，主要取決于與膠粒帶相反電荷的離子即反離子的價數(shù)，反離子價數(shù)越高，聚沉能力越強v2）加入帶相反電荷的溶膠v3）加熱第三節(jié) 高分子化合物v高分子化合物：是有成千上萬個原子所組成的有巨大相對分子質(zhì)量的化合物，因其相對分子質(zhì)量約在1萬以上,又稱大分子化合物。v分類： 1)天然存在：如蛋白質(zhì)、核酸、淀粉、糖原、纖維素橡膠等 2）人工合成：尼龍、有機玻璃、合成橡膠等v高分子溶液：高分子化合物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲兴纬傻木囿w系v溶脹：溶劑小分子進(jìn)入卷曲成團(tuán)的高分子化合物的分子鏈空隙中，導(dǎo)致高分子化合物體積成倍甚至數(shù)十倍的增大。v溶脹現(xiàn)象是高分子化合物在溶解過程中所特有的，

7、也是溶解的前奏，隨著溶劑小分子與高分子彼此相互擴(kuò)散，最后形成高分子溶液。v因此，高分子化合物在形成溶液時，要經(jīng)過溶脹過程。然而其溶解過程是可逆的，即當(dāng)用蒸發(fā)、烘干等方法除去溶劑后，再加入溶劑它能自動溶解。而溶膠一旦聚沉，很難或不能用簡單加入溶劑的方法使之復(fù)原。（一) 高分子溶液的特性v高分子溶液分散相粒子是單個高分子，它是均勻、穩(wěn)定的體系。高分子溶液本質(zhì)上是溶液，但它不同與小分子構(gòu)成的真溶液，某些性質(zhì)與溶膠類似，如擴(kuò)散慢、不能透過半透膜，同時又具有特殊的性質(zhì)。v在無菌、溶劑不蒸發(fā)的情況下，高分子溶液可長期放置而不沉淀。它的穩(wěn)定性與真溶液相似。而它又比溶膠穩(wěn)定。v高分子溶液穩(wěn)定原因： 1）分子中

8、含有許多親水基團(tuán)如OH、COOH、NH2等，這些親水基團(tuán)有很強的親水能力。 2）高分子表面能通過氫鍵與水形成一層牢固的溶劑化膜。 溶液與高分子溶液性質(zhì)比較分散系非均勻、多相均勻、單相分散相分子原子或離子聚集體單個高分子溶解性不溶可溶熱力學(xué)穩(wěn)定性不穩(wěn)定（粒子自動聚集）穩(wěn)定（粒子不自動聚集）形成條件需穩(wěn)定劑自動形成對電解質(zhì)穩(wěn)定性 敏感不敏感擴(kuò)散速度很慢很慢透過性透過濾紙、不透過半透膜透過濾紙、不透過半透膜光學(xué)現(xiàn)象丁達(dá)爾現(xiàn)象明顯丁達(dá)爾現(xiàn)象弱黏度小大v只有加入大量的電解質(zhì)才能破壞溶劑化膜，是高分子化合物失去穩(wěn)定因素，導(dǎo)致分子聚集，而從溶液中聚沉析出。v鹽析:加入大量的電解質(zhì)，使高分子化合物從溶液中聚沉

9、析出的過程。v應(yīng)用：分離蛋白質(zhì)，如在血清中分別加入濃度為20mol/L、35mol/L的硫酸銨，可使血清中球蛋白、清蛋白分步沉淀而分離. (二) 高分子溶液對溶膠的保護(hù)作用v高分子溶液對溶膠的保護(hù)作用具體體現(xiàn)為在溶膠中加入一定量的高分子溶液，能顯著地提高溶膠對電解質(zhì)的穩(wěn)定性。如： 1）在含有明膠的硝酸銀溶液中加入適量的氯化鈉溶液，形成氯化銀膠體溶液，而不是沉淀； 2）醫(yī)用防腐劑蛋白銀就是蛋白質(zhì)保護(hù)的銀溶膠； 3）醫(yī)用胃腸道造影的硫酸鋇合劑是阿拉伯膠保護(hù)的硫酸鋇溶液； 4）醫(yī)藥用的乳劑，一般也是加入高分子溶液來提高其穩(wěn)定性。v高分子溶液對溶膠起保護(hù)作用的原因： 1）加入的高分子被吸附在溶膠粒子的

10、表面，將整個膠粒包裹起來，形成一個保護(hù)層 2）高分子化合物有很強的溶劑化能力，相當(dāng)于再膠粒外面又增加了一層溶劑化膜，從而有效地阻止了膠粒的聚集，大大增加了溶膠的穩(wěn)定性v高分子溶液對溶膠的保護(hù)作用在人體生理過程的中有重要的意義。血液中的碳酸鈣、磷酸鈣等微溶的無機鹽，都是以溶膠形式存在，盡管它們的溶解度比在水中提高了近五倍，但仍能穩(wěn)定存在而不聚沉，原因就是血液中的蛋白質(zhì)溶液對這些微溶鹽起了保護(hù)作用。但當(dāng)肝、腎等疾病使血液中的蛋白質(zhì)減少時，蛋白質(zhì)分子對它們的保護(hù)作用就會減弱，微溶鹽就有可能沉積在肝腎等器官中，形成各種結(jié)石第四節(jié) 表面活性劑與乳狀液（一） 表面能與表面張力v表面活性劑 兩相接觸的分界面

11、，若其中一相為氣相，通常稱為表面。物質(zhì)在表面上所發(fā)生的物力和化學(xué)現(xiàn)象稱為界面現(xiàn)象。 相界面上的分子與其內(nèi)部分子所處的狀態(tài)不同，能量也不同。液體氣體界面（表面）為例加以說明，如圖44所示。液體內(nèi)部的分子A所受各個方向的引力是平衡的，合力為零。因液體內(nèi)部分子可以自由移動而不做功。而靠近表面的分子B同，下面密集的夜體分子對它的吸引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上方稀疏的氣體分子對它的吸引力，所受合力不為零，方向指向液體內(nèi)部并與液面垂直。這種合力力圖將表層分子拉入液體內(nèi)部，所以液體表面有自動縮小的趨勢，總是趨向于形成球形，如荷葉上的露珠，人洗臉后感覺面部發(fā)緊，即表面存在一種抵抗擴(kuò)張的力稱為表面張力，以Y表示，它是垂直作用

12、于單位長度相界面上的力。v若將液體內(nèi)部的分子移到表面，就必須克服這種內(nèi)部分子的拉力而做功（表面功），它以勢能的形勢儲存于分子表層，表層分子比內(nèi)層分子多出的能量稱為表面能。以ES表示。一定質(zhì)量的物質(zhì)分散的越細(xì)小，表面積越大，表面能越高，體系越不穩(wěn)定。v 在一定條件下，表面能ES與表面積A有下列關(guān)系：v ES=YAv一切物體都有自動降低其勢能的趨勢。從上式可知，降低表面能有兩種途徑：減小A和降低Y.對純液體來說，一定溫度下Y是一個常數(shù)，只能通過降低A來實現(xiàn)。如水珠長呈球形，小水滴能自發(fā)合成大水滴。對于固體或盛放在固定容器中的液體，A一定，只能降低表面張力，通過吸附作用來實現(xiàn)。v二（吸附）v 吸附是

13、指固體或液體表面吸引其它物質(zhì)分子原子或離子聚集在其表面的過程。v吸附分為固體表面的吸附，液體表面的吸附。 三（表面活性劑） 凡是能顯著降低溶液的表面張力，產(chǎn)生正吸附的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。 表面活性物質(zhì)之所以可以降低水的表面張力，是因為它特殊的分子結(jié)構(gòu)。表面活性物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上的特殊在與它即包含親水性集團(tuán)（-Oh,-cooH,-NH2),又包含憎水的非極性集團(tuán)（烴基，苯基）。這種不對稱的分子結(jié)構(gòu)，決定了表面活性物質(zhì)具有吸附性，分子定向排列以及形成膠束等基本性質(zhì)，其結(jié)果是降低了表面張力，使體系趨于穩(wěn)定。 現(xiàn)以高級脂肪酸鈉（肥皂）為例加以討論。在水溶夜中，親水基團(tuán)受水分子吸引進(jìn)入溶液內(nèi)部而憎水基團(tuán)

14、受水分子排斥而向溶液表層聚集，伸向 。空氣。這樣表面活性劑分子濃集在溶液界面，定向排列，形成單分子吸附層，從而降低水的表面張力和體系的表面能。達(dá)到去污效果。 膠束是在表面活性物質(zhì)溶液的內(nèi)部形成的集團(tuán)。 常見的表面活性物質(zhì)有長鏈脂肪酸鹽（硬脂酸鈉），合成洗滌劑（十二烷基磺酸鈉）。構(gòu)成細(xì)胞膜的脂類（磷脂，糖脂）。血液中的蛋白質(zhì)。 磷脂可以使細(xì)胞保持一定的形態(tài)，有利于物質(zhì)的交換。血漿蛋白是脂溶性物質(zhì)形成穩(wěn)定的膠體，有利于脂類物質(zhì)的運輸。膽汁酸鹽能乳化脂肪形成穩(wěn)定的乳狀液，利于脂類物質(zhì)的消化。一些生物表面活性劑有抗微生物（細(xì)菌，真菌，病毒）活性的作用。 表面活性物質(zhì)具有的乳化，潤濕，增溶，消泡等作用，在醫(yī)學(xué)上有廣泛的應(yīng)用。乳狀液和微乳液類型定義分散性透光性穩(wěn)定性 乳化劑 溶解性乳狀液一種液體以細(xì)小液滴分散在另一種互不相溶的液體中形成的粗分散系液滴直徑10-100nm,分布均勻，普通顯微鏡下不可見半透明或透明熱力學(xué)穩(wěn)定，離心難分層用量多，需要一定的助表面活性劑 一定范圍內(nèi) 可與油水混和微乳液由水，油表面活性劑和助表面活性劑等物