大分子化合物性質與大分子溶液

大分子化合物性質與大分子溶液第一頁，共十七頁，2022年，8月28日三種分散系統(tǒng)性質的比較第二頁，共十七頁，2022年，8月28日大分子化合物分類Staudinger把相對分子質量大于104的物質稱之為大分子，主要有：

天然大分子：如淀粉、蛋白質、纖維素、核酸和各種生物大分子等。

人工合成大分子：如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合成纖維等。

合成的功能高分子材料有：光敏高分子、導電性高分子、醫(yī)用高分子和高分子膜等。第三頁，共十七頁，2022年，8月28日聚合物摩爾質量的表示法數均摩爾質量質均摩爾質量Z均摩爾質量粘均摩爾質量由于聚合過程中，每個分子的聚合程度可以不一樣，所以聚合物的摩爾質量只能是一個平均值。而且，測定和平均的方法不同，得到的平均摩爾質量也不同。常用有四種平均方法，因而有四種表示法：第四頁，共十七頁，2022年，8月28日

平均分子質量

（1）數均相對分子質量：是由大分子溶液中每種分子的數目乘以它的質量，然后加和起來，除以分子的總數得到，即

式中是混合物中具有分子質量的第i種的分子數，為其物質量的分數，即（2）質均相對分子質量：是每種分子的質量乘以它的相對分子質量，然后加和再除以總質量，即=式中是具有分子質量為的第i種的分子的質量，即，稱為i種分子的質量分數。第五頁，共十七頁，2022年，8月28日大分子化合物溶液的滲透壓

溶液的依數性中滲透壓占有重要地位，對低分子溶液很難找到理想的半透膜，造成實驗的困難；因此大分子溶液滲透壓性質廣泛地被用來測定大分子的分子質量及研究溶液中大分子與溶劑中分子間的相互作用等。大分子溶液的滲透壓和濃度C（g.dm-3）有如下的關系：對比較稀的溶液，可以略去括號內的二次方以上的項，則以為縱坐標，以C為橫坐標作圖，得一直線，外推至C0時，其截距即為，從而計算其分子質量。第六頁，共十七頁，2022年，8月28日大分子電解質的膜平衡在大分子電解質中通常含有少量電解質雜質，即使雜質含量很低，但按離子數目計還是很可觀的。在半透膜兩邊，一邊放大分子電解質，一邊放純水。大分子離子不能透過半透膜，而離解出的小離子和雜質電解質離子可以。由于膜兩邊要保持電中性，使得達到滲透平衡時小離子在兩邊的濃度不等，這種平衡稱為膜平衡或唐南平衡。由于離子分布的不平衡會造成額外的滲透壓，影響大分子摩爾質量的測定，所以又稱之為唐南效應，要設法消除。第七頁，共十七頁，2022年，8月28日Donnan平衡

大分子溶液的膜平衡----膜平衡的三種情況:

（1）不電離的大分子溶液（2）能電離的大分子溶液（3）外加電解質時的大分子溶液由于大分子物質的濃度不能配得很高，否則易發(fā)生凝聚，如等電點時的蛋白質，所以產生的滲透壓很小，用這種方法測定大分子的摩爾質量誤差太大。其中是大分子溶液的濃度。由于大分子P不能透過半透膜，而H2O分子可以，所以在膜兩邊會產生滲透壓。滲透壓可以用不帶電粒子的范霍夫公式計算，即：第八頁，共十七頁，2022年，8月28日Donnan平衡（2）能電離的大分子溶液

蛋白質分子Pz+不能透過半透膜，而Na+可以，但為了保持溶液的電中性，Na+也必須留在Pz-同一側。由于大分子中z的數值不確定，就是測定了也無法正確地計算大分子的摩爾質量。以蛋白質的鈉鹽為例，它在水中發(fā)生如下離解：這種Na+在膜兩邊濃度不等的狀態(tài)就是唐南平衡。因為滲透壓只與粒子的數量有關，所以：第九頁，共十七頁，2022年，8月28日在蛋白質鈉鹽的另一側加入濃度為的小分子電解質。雖然膜兩邊NaCl的濃度不等，但達到膜平衡時NaCl在兩邊的化學勢應該相等：Donnan平衡（3）外加電解質的大分子溶液達到膜平衡時，為了保持電中性，有相同數量的Na+和Cl-擴散到了左邊。第十頁，共十七頁，2022年，8月28日Donnan平衡即由于滲透壓是因為膜兩邊的粒子數不同而引起的，所以：設活度系數均為1：即解得第十一頁，共十七頁，2022年，8月28日（A）當加入電解質太少，，與(2)的情況類似：Donnan平衡將代入計算式得：（B）當加入的電解質足夠多，，則與(1)的情況類似：這就是加入足量的小分子電解質，消除了唐南效應的影響，使得用滲透壓法測定大分子的摩爾質量比較準確。第十二頁，共十七頁，2022年，8月28日

大分子溶液的粘度大分子溶液的粘度只是在極稀的情況下才遵守Newton粘度定律，而在一般情況下是不符合的。由于大分子鏈之間互相聯(lián)結形成結構網而產生的粘度稱為結構粘度.大分子化合物溶液粘度是Newton粘度與結構粘度的總和，相同濃度大分子溶液的粘度要比普通溶液大得多。在研究溶液的粘度時，常用下列幾種粘度表示法：①相對粘度:是溶液的粘度，是溶劑的粘度，相對粘度表示溶液粘度比溶劑粘度大的倍數。第十三頁，共十七頁，2022年，8月28日

大分子溶液的粘度②增比粘度:表示溶液粘度增加的百分數。③比濃粘度:表示在濃度c的情況下，所有大分子對溶液粘度的貢獻，其數值隨濃度而變。④特性粘度:表示的情況下單分子對溶液粘度的貢獻，其數值不隨濃度而變，一般常以此表示大分子溶液的粘度。測定大分子摩爾質量的簡便方法是基于特性粘度和摩爾質量間存在如下經驗關系式：第十四頁，共十七頁，2022年，8月28日特性粘度是幾種粘度中最能反映溶質分子本性的一種物理量，由于它是外推到無限稀釋時溶液的性質，已消除了大分子之間相互作用的影響，而且代表了無限稀釋溶液中，單位濃度大分子溶液粘度變化的分數。實驗方法是用粘度計測出溶劑粘度和溶液的粘度，計算相對粘度和增比粘度。用粘度法測定摩爾質量當溫度、聚合物和溶劑體系選定后，大分子溶液的粘度僅與濃度和聚合物分子的大小有關。

以對c作圖，得一條直線，以對c作圖得另一條直線。將兩條直線外推至濃度，得到特性粘度。第十五頁，共十七頁，2022年，8月28日

從如下經驗式求粘均摩爾質量。式中和為與溶劑、大分子物質和溫度有關的經驗常數，有表可查。用粘度法測定摩爾質量第十六頁，共十七頁，2022年，8月28日

鹽析(salting)和膠凝（gelatination）

鹽析----在電解質作用下(加入大量電解質)，使大分子化合物從溶液中析出的過程，稱為鹽析。鹽析的機理包括電荷的中和與去水（去溶劑）作用兩個方面，但在去水作用方面更顯得重要