教改班第五章 膠體課件

1、第五章 膠體 colloid高度分散系統(tǒng)，應(yīng)用非常廣泛：藥物、食品、油漆、石油、催化劑等。與生命過程及醫(yī)藥學(xué)的 關(guān)系極為密切！膠體與生命過程及醫(yī)藥學(xué)的密切關(guān)系： 細(xì)胞液、血液、淋巴液等均為膠體溶液 皮膚、肌肉、毛發(fā)等均是具有特殊結(jié)構(gòu)的凝膠糖胺聚糖(glycosaminoglycans)可抑制草酸鈣結(jié)石的形成 吸附型人工肝用于過敏藥物急救及肝功能衰竭病人治療油包水(W/O)型液膜式人工肺可代替肺的氣體交換功能采用微型膠囊、納米粒子、滲透泵等實現(xiàn)控制釋放給藥靶向給藥的很多載體：乳劑、混懸劑、微囊、微球、納米囊、脂質(zhì)體等都屬于膠體或粗分散系重點：1. 溶膠的性質(zhì)，特別是其穩(wěn)定性和聚沉。2. 高分子溶

2、液的穩(wěn)定性及其對溶膠的保護(hù) 作用和敏化作用。難點：1. 蛋白質(zhì)的等電點及其與pH值對電泳方向 的影響。2. 表面活性劑的作用原理。5-1 膠體分散系一、分散系(dispersed system)及其分類 分散相(質(zhì))：被分散的物質(zhì)(不連續(xù)）分散介質(zhì)(劑) ：容納分散相的物質(zhì)(連續(xù)）按分散相粒子大小分類：粗分散系：粒子直徑 100 nm (懸、乳濁液)膠體分散系：粒子直徑 1100 nm (溶膠、高分子溶液 、締合膠體)分子分散系：粒子直徑 1 nm (溶液)分散系二、膠體分散系1. 分類 氣液固氣氣溶膠（霧） 氣溶膠（煙、粉塵）液泡沫膠（生奶油）乳狀液（牛奶）溶膠（細(xì)胞液）固泡沫(浮石)凝膠(

3、果凍)固溶膠(變色玻璃)分散相分散介質(zhì)2. 共同特征分散相粒子擴(kuò)散速率慢，能透過濾紙不能透過半透膜。三、膠體的制備2. 凝聚法： 物理凝聚法 松香溶膠和硫溶膠制備 化學(xué)凝聚法 水解反應(yīng)制Fe(OH)3溶膠 氧化還原反應(yīng)制備金溶膠 復(fù)分解反應(yīng)制備As2S3溶膠1cm邊長的立方體表面積為 6 cm2，分為8個則總表面積為12 cm2，分為1012個則為 60000 cm2 1. 分散度和總表面積 兩相間的接觸界面若其中一相為氣體常稱表面 2. 分散度與比表面積 一定量的物質(zhì)，顆粒越小，總表面積S0(比表面)=S(總表面積) / V(體積) 分散度 總表面積 S0四、膠體的表面特性4.三類膠體分散系

4、的表面特征溶膠：高分散度的多相系統(tǒng) 有聚結(jié)不穩(wěn)定性熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)高分子溶液：均相系統(tǒng)（真溶液） 無相界面熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)締合膠體：“膠束”形成的均相分散系 無相界面熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)5-2 溶膠(sol)一、溶膠的基本性質(zhì) 多相性、高度分散性、聚結(jié)不穩(wěn)定性 1. 溶膠的光學(xué)性質(zhì)Tyndall效應(yīng)Tyndall效應(yīng)由光的散射引起光源 聚光鏡 溶膠是區(qū)別溶膠、真溶液和高分子溶液的簡便方法。dyndall2. 溶膠的動力學(xué)性質(zhì) Brown運動 膠粒在介質(zhì)中作不規(guī)則的運動 擴(kuò)散(diffusion）由Brown運動所至 膠粒自動從濃度較高處向濃度較低處遷移膠粒受重力作用而下沉的現(xiàn)象r擴(kuò)散r沉降沉降平衡平衡

5、時膠粒的濃度從上到下依次增大。(P.73) 沉降(sedimentation)B 膠核表面分子的解離H2SiO3 HSiO3 + H+ HSiO3 SiO32 + H+SiO32留在硅膠膠核的表面，膠粒帶負(fù)電 電滲介質(zhì)移動方向 + BBA外電場作用下，分散介質(zhì)定向移動現(xiàn)象多孔性隔膜A溶膠B水由電滲方向正溶膠(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+(AgI )m nI- (n-x)K+x- xK+膠核吸附層膠粒擴(kuò)散層膠團(tuán)一、溶膠的基本性質(zhì) 二、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)及溶膠的穩(wěn)定性1. 膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)膠粒移動時膠團(tuán)由此界面(滑動面)裂開Al(OH

6、)3正溶膠凈化自來水及污水天然水 溶膠的相互聚沉作用 溶膠的凈化用半透膜將溶膠與純?nèi)軇└糸_ 滲析三、氣溶膠(aerosol)SiO2粉塵引起矽肺! 加熱 、輻射增大膠粒碰撞頻率、力度，克服靜電斥力促使聚沉5-3 高分子溶液分子直徑1-100nm，相對分子質(zhì)量10000的化合物。既有分子分散系的特性，又有溶膠的某些特性。一、高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點及溶液的形成1. 結(jié)構(gòu)特點 由大量同種或多種小結(jié)構(gòu)單元連接成碳鏈例：直鏈淀粉(-C6H10O5-)（鏈結(jié)） 分子鏈具有柔性每個單鍵都能繞 相鄰單鍵旋轉(zhuǎn)3.高分子溶液的形成 在良溶劑中，碳鏈?zhǔn)嬲顾沙冢ㄓH和力強(qiáng)）； 在不良溶劑中，碳鏈卷曲成團(tuán)（親和力弱）。先

7、溶脹后溶解在良溶劑中 高度溶劑化 放熱 混亂度增加 溶解為自發(fā)過程高分子溶液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系二、聚電解質(zhì)溶液 1. 特點分子鏈上多荷電基團(tuán),對極性溶劑親和力強(qiáng)2. 蛋白質(zhì)的等電點( isoelectric point, pI ) 偶極離子陰離子陽離子pH=pIpHpIpHpI OH OHRCHCOOH RCHCOO RCHCOO H+ H+ NH3+ NH3+ NH2 偶極離子陰離子陽離子 主要以偶極離子形式存在，且陰、陽 離子濃度相等； 正、負(fù)電荷數(shù)相等，凈電荷為零，呈 電中性； 溶解度最小，粘度最小，滲透壓最小。pH=pI(等電點)pHpIpHpI1. 高分子溶液的鹽析 (salting

8、out)(NH4)2SO4溶解度大；溶解度隨溫度變化??；不會引起蛋白質(zhì)生物活性喪失。三、高分子溶液穩(wěn)定性的破壞 2. 引起蛋白質(zhì)沉淀的其它因素 加入親水的有機(jī)溶劑（乙醇、甲醇、丙酮） 調(diào)節(jié)pH至pI 3. 高分子對溶膠的保護(hù)作用和敏化作用 保護(hù)作用 加入高分子溶液使溶膠穩(wěn)定性顯著提高的 現(xiàn)象。 條件：加入足量 原因：形成高分子保護(hù)膜 四、高分子溶液的滲透壓和膜平衡 1. 高分子溶液的滲透壓濃度滲透壓異常因溶劑化作用極強(qiáng)所致。2. 膜(Donnan)平衡內(nèi)外內(nèi)外P c1 Na+ c1 Na+ c2Cl- 0 Cl- c2始態(tài)平衡態(tài)膜膜P c1 Na+ c1+x c2xCl- x c2x達(dá)電中性擴(kuò)

9、散(c1+x)x=(c2x)2 x=c22/(c1+2c2)NaCl進(jìn)入膜內(nèi)的量：若c1c2則幾乎無;若c1c2則為一半; 若c1=c2則三分之一(小離子可透過半透膜,P 不可)Na+Cl-五、凝膠(gel)在一定條件下，高分子溶液或溶膠的粘度會逐漸增大，形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性半固體物質(zhì)凝膠。該過程稱膠凝(gelation)1. 凝膠的形成分散相液體分散介質(zhì)固體2. 凝膠分類剛性凝膠干燥后形狀、體積不變 (硅膠、指甲、毛發(fā)等)彈性凝膠干燥后體積縮小、有彈性 (明膠、瓊脂、肌膚等)3. 凝膠的性質(zhì) 溶脹有限溶脹無限溶脹干燥的彈性凝膠在適當(dāng)?shù)娜軇┲袝詣游找后w而膨脹的過程。 凝膠的結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀骨架

10、交聯(lián)力，溶脹能力 溫度：溫度，溶脹能力 介質(zhì) pH值：等電點時溶脹能力最小 植物種子溶脹發(fā)芽有機(jī)體老化溶脹能力下降皺紋血管硬化影響因素 結(jié)合水與凝膠結(jié)合得很牢固的那部分水 離漿結(jié)合水的沸點，凝固點熱帶植物抗熱寒帶植物耐寒老年人結(jié)合水溶脹的逆過程血液靜置血清問題1：電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用與高分子 對溶膠的敏化作用有何不同？擴(kuò)散層中的反離子擠入吸附層； 高分子長鏈可吸附多個膠粒。問題2：用AgNO3和KI制備的AgI溶膠，若 AgNO3過量，下列電解質(zhì)中聚沉能 力大小的順序是（ ） A. AlCl3 B. Na3PO4 C. MgSO4 BC A5-4 表面活性劑和乳狀液1. 表面張力液體表面存在著的一種使液面蹦緊的力溶液表面吸附溶質(zhì)將改變一、表面活性劑與吸附溶質(zhì) 的改變無機(jī)鹽及蔗糖等多羥基物 升高醇、醛、羧酸、酯等 逐漸降低 肥皂、各種合成洗滌劑 顯著降低 能顯著降低溶劑表面張力的物質(zhì) 結(jié)構(gòu)特點親脂性非極性基團(tuán)：有機(jī)烴基親水性極性基團(tuán)：-OH、-COOH、-NH2、-SH 等 作用乳化、增溶、消泡等構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂、糖脂，消化脂肪的膽汁酸鹽等新潔爾滅：外用消毒殺菌的陽離子表面活性劑穩(wěn)定乳狀液的乳化劑：食用乳汁、藥用魚肝油乳劑等2. 表面活性劑膠束形成及表面活性劑增