緒論分子間相互作用與溶劑特性演示文稿

緒論分子間相互作用與溶劑特性演示文稿當(dāng)前1頁，總共62頁。（優(yōu)選）緒論分子間相互作用與溶劑特性當(dāng)前2頁，總共62頁。當(dāng)前3頁，總共62頁。商品分離當(dāng)前4頁，總共62頁。鏈接網(wǎng)址

案例1：今幸膠囊——人參皂苷Rh2【功能】可提高自身免疫功能，增強(qiáng)抗病能力；是黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、肝癌、胃癌、肺癌、骨癌、胰腺癌、結(jié)腸癌、血癌、喉癌、前列腺癌等癌癥患者在治療和康復(fù)過程中的上佳輔助保健食品。當(dāng)前5頁，總共62頁。鏈接網(wǎng)址當(dāng)前6頁，總共62頁。鏈接網(wǎng)址

當(dāng)前7頁，總共62頁。案例2：食用海藻與砷！羊棲菜可能天然含有大量的砷，尤其是毒性較高的無機(jī)砷香港特別行政區(qū)食品安全中心2005年1月http韓國“惠宜”紫菜砷含量超標(biāo)嚴(yán)重新浪新聞中心2005年3月

質(zhì)檢總局：4種海帶砷超標(biāo)新浪新聞中心2005年11月

不合格海帶紫菜砷超標(biāo)中國食品科技網(wǎng)2006年9月

…………

當(dāng)前8頁，總共62頁。當(dāng)前9頁，總共62頁。以半致死量LD50計，各種砷化合物的毒性依次為：含砷≠有毒?。?！砷糖>AsC(砷膽堿)>AsB(砷甜菜堿)

MMA>DMA>TMAO一甲基砷酸二甲基砷酸三甲基砷氧化物H3As>As(III)>As(V)

>>無機(jī)砷有機(jī)砷如何科學(xué)評價食品砷毒性風(fēng)險？當(dāng)前10頁，總共62頁。相關(guān)問題：可用于微量砷元素含量檢測的方法有哪些？樣品中總砷含量如何分析？主要過程有哪些？無機(jī)砷總含量如何分析，主要過程有哪些？砷形態(tài)分析如何進(jìn)行，主要過程有哪些？當(dāng)前11頁，總共62頁。1.AsC；2.AsB；3.AsIII；4.DMA；5.MMA；6.AsV砷混合標(biāo)樣的LC-ICP-MS圖當(dāng)前12頁，總共62頁。課程內(nèi)容第一章緒論第二章分離過程中的熱力學(xué)第三章分離過程中的動力學(xué)第四章分子間的相互作用與溶劑特性第五章萃取分離法第六章色譜分離原理第七章制備色譜技術(shù)第八章膜分離第九章電化學(xué)分離法第十章其他分離技術(shù)當(dāng)前13頁，總共62頁。1.分離科學(xué)及其研究內(nèi)容

2.分離方法的分類與評價

3.分離科學(xué)的意義與分離技術(shù)的展望

第一章緒論當(dāng)前14頁，總共62頁。§1.1分離科學(xué)及其研究內(nèi)容一、分離（separation）的定義

——利用混合物中各組分在物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)上的差異，通過適當(dāng)?shù)难b置或方法，使各組分分配至不同的空間區(qū)域或者在不同的時間依次分配至同一空間區(qū)域的過程。——相對的概念。

分離科學(xué)（separationscience）是研究從混合物中分離富集或純化某些組分以獲得相對純物質(zhì)的規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科。當(dāng)前15頁，總共62頁。組（或族）分離：將性質(zhì)相近的一類組分從復(fù)雜的混合物體系中分離出來。單一分離：將某種化合物以純物質(zhì)的形式從混合物中分離出來。

單一分離又包括多組分相互分離、特定組分分離和部分分離等形式二、分離的形式當(dāng)前16頁，總共62頁。三、與分離緊密相關(guān)的幾個概念1.富集（enrichment）：指在分離過程中使目標(biāo)化合物在某空間區(qū)域的濃度增加。往往與分離同時實(shí)現(xiàn)?！柗?jǐn)?shù)小于0.1，特別痕量組分2.濃縮（concentration）：將溶液中一部分溶劑蒸發(fā)掉，使溶液中存在的所有溶質(zhì)都同等程度提高的過程。溶劑與溶質(zhì)的分離，溶質(zhì)并不相互分離?！柗?jǐn)?shù)3.純化（purification）：通過分離操作使目標(biāo)物純度提高的過程，是進(jìn)一步從目標(biāo)產(chǎn)物中除去雜質(zhì)的分離操作。以純度（purity）表示，用途不同要求不同?！柗?jǐn)?shù)大于0.9當(dāng)前17頁，總共62頁。1.分析操作的樣品前處理，適應(yīng)分析方法的選擇性和靈敏度，提高準(zhǔn)確和可靠性2.確認(rèn)目標(biāo)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)3.獲取單一純物質(zhì)或某類物質(zhì)以作他用4.除掉有害或有毒物質(zhì)四、分離的目的蘇丹紅？紫杉醇當(dāng)前18頁，總共62頁。五、分離技術(shù)的特點(diǎn)分離對象種類繁多分離的目的各不相同分離規(guī)模差別很大技術(shù)形形色色——具體情況具體分析，綜合考慮選擇最佳應(yīng)用領(lǐng)域廣泛當(dāng)前19頁，總共62頁。六、對分離的原則性要求分離因子高；所需分離劑或能量少；產(chǎn)品純度高；設(shè)備便宜；操作簡單；分離速度快——具體情況具體分析，綜合考慮選擇最佳當(dāng)前20頁，總共62頁?！?.2分離科學(xué)的重要性分離是認(rèn)識世界的必經(jīng)之路分離是各種分析技術(shù)的前提富集和濃縮延伸了分析方法檢出下限分離科學(xué)是其他學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)分離科學(xué)大大提高了人類的生活品質(zhì)當(dāng)前21頁，總共62頁。§1.3分離過程的本質(zhì)

如果混合或分離過程體系總自由能降低，則混合或分離可以自發(fā)進(jìn)行。當(dāng)前22頁，總共62頁?！?.4分離方法的分類不同物質(zhì)之所以能相互分離，是基于各物質(zhì)之間的物理、化學(xué)或生物學(xué)性質(zhì)的差異。并且，性質(zhì)差異可以與外場能量有多種組合形式，能量的作用方式也可以有變化，因此衍生出多種多樣的分離方法。分離裝置原料（混合物）能量或分離劑目標(biāo)產(chǎn)物殘余物當(dāng)前23頁，總共62頁。

按被分離物質(zhì)的性質(zhì)分類物理分離法：如離心，電磁分離化學(xué)分離法：如沉淀、溶劑萃取、色譜分離、選擇性溶解物理化學(xué)分離法：如蒸餾、揮發(fā)、電泳、區(qū)帶熔融，膜分離當(dāng)前24頁，總共62頁。1.平衡分離過程：利用外加能量或分離劑，使原混合體系形成新的相界面，利用互不相溶的兩相界面上的平衡關(guān)系使均相混合物得以分離的方法。P7表1-2按分離過程的本質(zhì)分類當(dāng)前25頁，總共62頁。2.速度差分離過程：利用外加能量，強(qiáng)化特殊梯度場（重力、壓力、溫度、濃度、電位梯度等）用于非均相混合物分離的方法。P7表1-3

能夠產(chǎn)生速度差的場包括均勻空間：真空、氣相、液相存在介質(zhì)的非均勻空間：通常指多孔體，如多孔膜和多孔濾材當(dāng)前26頁，總共62頁。3.反應(yīng)分離過程：利用外加能量或化學(xué)試劑，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到分離的方法。反應(yīng)分離法既可以利用反應(yīng)體，也可以不利用反應(yīng)體。反應(yīng)體又分為再生型、一次性和生物體型反應(yīng)體。

P7表1-4

當(dāng)前27頁，總共62頁?！?.5分離方法的評價

一般指標(biāo)：分離度回收率富集倍數(shù)準(zhǔn)確度重現(xiàn)性

……當(dāng)前28頁，總共62頁。1.回收率R越大越好，一般指標(biāo)要求：

常量組分（1%）：R99.9%

微量組分（0.01-1%）：R

99%

痕量組分（0.01%）：R=95~90%1+1≈2測定方法：標(biāo)準(zhǔn)加入法、標(biāo)準(zhǔn)樣品法當(dāng)前29頁，總共62頁。2.分離因子SA，B——表示目標(biāo)分離組分A與共存組分B

被分離的程度SA，B數(shù)值越大，分離效果越好。當(dāng)前30頁，總共62頁。3.富集倍數(shù)重金屬污染物的生物富集示意固相萃取液相萃取當(dāng)前31頁，總共62頁?！?.6分離技術(shù)的展望一、色譜技術(shù)已成為最有效和應(yīng)用最廣泛的分離技術(shù)二、不同分離技術(shù)相互滲透形成新的分離方法三、其他學(xué)科對分離技術(shù)的促進(jìn)四、分離富集技術(shù)的自動化五、在線分離技術(shù)大有可為思考題：P103＃根據(jù)自己的理解用自己的語言闡述分離與分析的區(qū)別與聯(lián)系當(dāng)前32頁，總共62頁。關(guān)注生產(chǎn)實(shí)踐各種分離方法與技術(shù)相關(guān)專著的延伸閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料的查閱、分析、整理、思考、歸納最新發(fā)展動態(tài)的及時跟蹤，不間斷學(xué)習(xí)§1.7學(xué)習(xí)方法與成績評定

成績評定:

平時20%(作業(yè)、考勤)專題30%期末50%當(dāng)前33頁，總共62頁。小專題展示匯報要求專題主體為具體的分離技術(shù)介紹及應(yīng)用展示專題展示要求在講清楚相關(guān)分離方法或技術(shù)相關(guān)知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，必須有相應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例輔助說明(≥２個)，實(shí)例必須注明具體文獻(xiàn)出處2-3人一組，自由組合，相互協(xié)作，一人主講，其他同學(xué)可作必要補(bǔ)充小專題自選，或由老師指定，準(zhǔn)備時間一周左右，匯報時間控制在10-15min匯報PPT與個人材料須發(fā)給老師并做分工說明當(dāng)前34頁，總共62頁。第四章分子間的相互作用與溶劑特性

4.1分子間的相互作用4.2物質(zhì)的溶解與溶劑極性4.3疏水相互作用當(dāng)前35頁，總共62頁。4.1分子間的相互作用分子間的相互作用靜電相互作用范德華力永久偶極相互作用力誘導(dǎo)偶極相互作用力色散力電荷轉(zhuǎn)移相互作用1.定義：分子間的相互作用是介于物理相互作用與化學(xué)相互作用之間的一種作用力，是聯(lián)系物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的橋梁。2.分類：氫鍵當(dāng)前36頁，總共62頁。分子間的相互作用相互作用物理化學(xué)分子間大?。╧J/mol）0-15200-400幾到幾十方向性與飽和性無有有或無3.大小——通常用勢能或分子間力表征.當(dāng)前37頁，總共62頁。分子間的相互作用排斥能－正值吸引能－負(fù)值

A、B為常數(shù)

分子間的相互作用勢能與分子間距離的函數(shù)關(guān)系見P36圖4-1.

兩分子相距無限遠(yuǎn)時，其間相互作用可忽略不計。當(dāng)對體系做功使兩個分子相互接近到某一距離r時，分子間的相互作用勢能與兩分子的結(jié)構(gòu)及兩分子對稱中心間的距離有關(guān)：當(dāng)前38頁，總共62頁。4.1.1靜電相互作用

庫侖定律：

靜電作用力與距離平方成反比，屬長程力。分子間距離小于平衡距離等于平衡距離大于平衡距離大于10倍平衡距離作用力斥力>引力斥力=引力引力>斥力近似為0合力斥力0引力近似為0當(dāng)前39頁，總共62頁。分離中涉及靜電相互作用場合：離子對液相色譜中離子對的形成；離子締合物溶劑萃取；離子交換

……

……當(dāng)前40頁，總共62頁。4.1.2范德華力（VanDerWaalsForce）一、永久偶極相互作用力(也稱定向力)永久偶極（或固有偶極）：分子中因電荷分布不均勻而出現(xiàn)的正電荷中心與負(fù)電荷中心相分離的現(xiàn)象，原本就存在。如極性分子中。由于正負(fù)電荷中心之間的靜電作用，具有永久偶極的分子之間會趨于定向排列。兩偶極子取向平行時作用最??；反平行時作用最強(qiáng)。當(dāng)前41頁，總共62頁。二、誘導(dǎo)偶極相互作用力非極性分子沒有固有偶極，但當(dāng)受到電場作用時，分子中的電荷分布發(fā)生變化，正負(fù)電荷中心分離，從而產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。誘導(dǎo)偶極矩的大小與外電場強(qiáng)度成正比。

α——被誘導(dǎo)分子的極化率，越大，越易被誘導(dǎo)。四氯化碳、環(huán)己烷、甲苯、正庚烷等固有偶極矩很小，但極化率較高，容易被誘導(dǎo)，在極性溶劑中具有較高的極化能。范德華力（VanDerWaalsForce）當(dāng)前42頁，總共62頁。三、色散力色散相互作用：兩個無永久偶極矩的中性分子在近距離內(nèi)產(chǎn)生相互吸引的現(xiàn)象。彌撒作用（電荷波動作用）：分子不停隨機(jī)運(yùn)動，其外層電子亦不停運(yùn)動，在某一瞬間，電子在核周圍的位置不對稱，分子中產(chǎn)生瞬時偶極矩。這種偶極矩的相互作用，使非極性分子間也存在一種吸引力，這種力叫做色散力。范德華力（VanDerWaalsForce）當(dāng)前43頁，總共62頁。色散力特點(diǎn)：普遍存在于任何兩個相鄰的原子和分子之間，是許多溶劑極性不同的主要原因，是非極性分子之間主要的相互作用力，也存在于極性分子間。色散力是產(chǎn)生范德華力的最重要原因，為唯一一種為所有類型分子所共有的吸引力。色散力主要取決于分子的極化率，即化學(xué)鍵的性質(zhì)。π電子的極化率較高，故具有共軛π電子結(jié)構(gòu)的分子之間具有較強(qiáng)的色散力。極化率是非矢量，色散力無飽和性。色散相互作用勢能與溫度無關(guān)，與距離六次方成反比。分子間距離增大，色散力急劇下降。當(dāng)前44頁，總共62頁。范德華力小結(jié)三種范德華力中色散力通常是主要的。極性分子間三種力同時存在；非極性分子之間只有色散力；含不飽和鍵或易極化鍵的分子在有電場（存在極性分子或離子時），分子間主要是誘導(dǎo)偶極作用。3.分子間的范德華力會隨壓力的增加而增加當(dāng)前45頁，總共62頁。4.1.3氫鍵1.定義：氫原子在分子中與電負(fù)性較大的原子X形成共價鍵時，還可以吸引另一個電負(fù)性較大的原子Y，與之形成較弱的化學(xué)結(jié)合。即形成X-－H+…Y-結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化合物。如具有-OH或-NH2的分子，易發(fā)生締合作用。2.本質(zhì)：靜電相互作用

X、Y——強(qiáng)電負(fù)性原子，主要是O、F、N。當(dāng)前46頁，總共62頁。氫鍵3.強(qiáng)弱：

X、Y電負(fù)性越大，半徑越小，氫鍵越強(qiáng)。4.特征：能減小所連接兩個強(qiáng)電負(fù)性原子間的鍵長。5.氫鍵鍵能：與O、F、N形成氫鍵鍵能16-33kJ/mol。

當(dāng)前47頁，總共62頁。

一般，提供質(zhì)子的分子的酸性越強(qiáng)或接受質(zhì)子的分子堿性越強(qiáng)，則形成的氫鍵的強(qiáng)度越大，且有利于氫鍵的分子呈線性構(gòu)型。

質(zhì)子給予體的酸度順序：強(qiáng)酸>CHCl3>酚類>醇類>硫酚類質(zhì)子接受體的堿度順序：

胺類>中性氫氧化物>腈類>不飽和碳?xì)浠衔?gt;硫化物氫鍵當(dāng)前48頁，總共62頁。定義：

B+A(B···A)B+

···A-

Lewis堿Lewis酸電子給予體電子接受體電荷轉(zhuǎn)移配合物2.電荷轉(zhuǎn)移配合物形成條件：

Lewis堿——有一個能量較高的已占分子軌道，因而具有相對較低的電離勢；

Lewis酸——有一個能量足夠低的空軌道，因而具有相對高的電子親和能。4.1.4電荷轉(zhuǎn)移相互作用當(dāng)前49頁，總共62頁。電荷轉(zhuǎn)移相互作用3.電荷轉(zhuǎn)移程度的定性標(biāo)準(zhǔn)

——軟硬酸堿理論

軟——Lewis酸堿間的電荷轉(zhuǎn)移不是很明顯，形成以共價鍵為主的化學(xué)鍵硬——電荷轉(zhuǎn)移顯著，形成以離子鍵為主的化學(xué)鍵軟硬酸堿的基本特征見P40表4-1當(dāng)前50頁，總共62頁。4.取代基性質(zhì)對烯烴和芳香烴電子接受或給予能力的影響吸電子基團(tuán)，使電子接受能力增強(qiáng)；推電子基團(tuán)，使電子給予能力增強(qiáng)；

5.電荷轉(zhuǎn)移配合物的穩(wěn)定性：可用所形成配合物的離解壓表示。相同溫度下，離解壓越低，配合物越穩(wěn)定。電荷轉(zhuǎn)移相互作用當(dāng)前51頁，總共62頁。4.1.5分子間相互作用的總能量分子間相互作用總能量靜電相互作用勢能范德華力固有偶極定向作用勢能誘導(dǎo)偶極定向作用勢能色散相互作用勢能電荷轉(zhuǎn)移相互作用勢能氫鍵能疏溶劑（疏水）相互作用勢能……

……當(dāng)前52頁，總共62頁。思考題：P481、4＃1.

分析溶劑萃取分離過程中可能涉及的分子間相互作用的種類。4.

舉例說明范德華力在分離過程中的作用。當(dāng)前53頁，總共62頁。4.2物質(zhì)的溶解與溶劑極性4.2.1物質(zhì)的溶解過程一、基本步驟

溶質(zhì)分子A：

A-A→A+A

克服HA-A，越大，溶解越困難。溶劑分子B：分子間鍵斷裂，生成空隙以容納溶質(zhì)分子。HB-B越大，溶解越困難。

3.溶質(zhì)分子與溶劑分子之間形成新的化學(xué)鍵，釋放能量HA-B。當(dāng)前54頁，總共62頁。二、物質(zhì)溶解過程的能量變化

?HA-B＝HA-A+HB-B-2HA-B

?HA-B>0，難溶；?HA-B<0，易溶；?HA-B≈0，可溶，但可能較慢。三、相似相溶（或相似易溶）規(guī)律——?HA-B在很多情況下與A與B的極性有關(guān)。從溶質(zhì)分子與溶劑分子化學(xué)結(jié)構(gòu)的類似程度或極性的接近程度作出判斷。

另外：1.酸堿性物質(zhì)易互溶；

2.電子給予體與接受體易互溶；物質(zhì)的溶解過程當(dāng)前55頁，總共62頁。四、溶劑化作用：

溶質(zhì)溶解到溶劑中，由于溶質(zhì)與溶劑分子之間的相互作用，每一個被溶解的溶質(zhì)分子（或離子）被一層或松或緊的溶劑分子所包圍的現(xiàn)象。水為溶劑時稱為水合作用。物質(zhì)的溶解過程當(dāng)前56頁，總共62頁。4.2.2溶劑的極性表征和比較參數(shù)：偶極矩介電常數(shù)水－辛醇體系中的分配系數(shù)

溶解度參數(shù)羅氏極性參數(shù)當(dāng)前57頁，