醫(yī)用化學(xué)課件-第四章-膠體和乳狀液

第四章膠體和乳狀液第一節(jié)分散系第二節(jié)溶膠第三節(jié)高分子溶液第四節(jié)表面活性劑和乳狀液1分散系:把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成分散相(dispersedphase):被分散的物質(zhì)分散介質(zhì)(dispersingmedium):容納分散相的連續(xù)介質(zhì)膠體是一種高度分散的系統(tǒng)第一節(jié)分散系2粒子直徑分散系分散相主要特征舉例＜1nm溶液小分子或離子均相、穩(wěn)定系統(tǒng)、擴(kuò)散快NaCl水溶液等1～100nm膠體分散系溶膠膠粒多相、不均勻、相對(duì)穩(wěn)定、擴(kuò)散慢Fe(OH)3溶膠高分子溶液?jiǎn)蝹€(gè)高分子均相、穩(wěn)定、擴(kuò)散慢蛋白質(zhì)溶液＞100nm粗分散系粗分散粒子非均相、不穩(wěn)定、泥漿水、油水、乳膠根據(jù)分散相粒子大小分類3第二節(jié)溶膠按分散介質(zhì)分類：液溶膠、氣溶膠和固溶膠分散相粒子：許多小分子、原子或離子構(gòu)成的聚集體特點(diǎn)：多相、高分散和聚集不穩(wěn)定性溶膠（sol）是難溶性固體分散在介質(zhì)中所形成的膠體分散系。4一、溶膠的基本性質(zhì)（一）溶膠的光學(xué)性質(zhì)將真溶膠、溶膠置于暗處，當(dāng)一束光照射在溶膠上，從光束的垂直方向觀察，可以清晰地看到一條光帶，稱為丁達(dá)爾現(xiàn)象。5

左邊是溶膠，右邊不是溶膠樹林中的丁達(dá)爾現(xiàn)象6光通過(guò)顆粒直徑略小于其波長(zhǎng)的物質(zhì)時(shí)，發(fā)生散射

Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法。7（二）溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)溶膠粒子時(shí)刻處于無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因而表現(xiàn)出擴(kuò)散、滲透、沉降等與溶膠粒子大小及形狀等屬性相關(guān)的運(yùn)動(dòng)特性，稱為動(dòng)力學(xué)性質(zhì)81.布朗運(yùn)動(dòng)因?yàn)榻橘|(zhì)分子不斷碰撞這些粒子，碰撞的合力不斷改變其運(yùn)動(dòng)方向和位置，成為無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)92.擴(kuò)散與沉降膠粒從分散密度大的區(qū)域向分散密度小的區(qū)域遷移，這種現(xiàn)象稱為擴(kuò)散(diffusion)在重力場(chǎng)中，膠粒受重力的作用而要下沉，這一現(xiàn)象稱為沉降(sedimentation)沉降速率等于擴(kuò)散速率，溶膠系統(tǒng)處于沉降平衡10（三）溶膠的電學(xué)性質(zhì)——電泳和電滲用惰性電極在溶膠兩端施加直流電場(chǎng)，可觀察到膠粒向某一電極方向運(yùn)動(dòng)。這種在電場(chǎng)作用下，帶電粒子在介質(zhì)中的定向運(yùn)動(dòng)稱為電泳(electrophoresis)電泳實(shí)驗(yàn)說(shuō)明溶膠粒子是帶電的，由電泳的方向可以判斷膠粒所帶電荷的性質(zhì)電泳11應(yīng)用：蛋白質(zhì)、氨基酸和核酸等物質(zhì)的分離和鑒定方面有重要的應(yīng)用。例如在臨床檢驗(yàn)中，應(yīng)用電泳法分離血清中各種蛋白質(zhì)，為疾病的診斷提供依據(jù)。12電滲在外電場(chǎng)作用下，分散介質(zhì)的定向移動(dòng)現(xiàn)象稱為電滲(electroosmosis)由電滲實(shí)驗(yàn)中分散介質(zhì)的移動(dòng)方向也可判斷膠粒所帶電荷的性質(zhì)13二、溶膠的結(jié)構(gòu)（一）膠粒帶電的原因膠粒在形成過(guò)程中，膠核優(yōu)先吸附與膠核中相同的某種離子，使膠粒帶電。

膠核表面分子的解離使膠粒帶電。14（二）膠團(tuán)結(jié)構(gòu)膠核吸附層擴(kuò)散層膠粒膠團(tuán){[Fe(OH)3]m

·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-膠核吸附層膠粒擴(kuò)散層膠團(tuán)15

膠團(tuán)結(jié)構(gòu)中帶電荷的部分：吸附層、膠粒、擴(kuò)散層膠團(tuán)結(jié)構(gòu)中不帶電荷的部分：膠核、膠團(tuán)膠體溶液亦不帶電荷！{[Fe(OH)]m

·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-膠核吸附層膠粒擴(kuò)散層膠團(tuán)16用AgNO3和KI制備AgI

溶膠，KI過(guò)量時(shí)，AgI膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖及膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)式：{(AgI)m

·nI-·(n-x)K+}x-·xK+17用AgNO3和KI制備AgI

溶膠，AgNO3過(guò)量時(shí)，AgI膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖及膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)式：{(AgI)m

·nAg+·(n-x)NO3-}x+·xNO3-18例題若KI過(guò)量，AgI膠核優(yōu)先吸附與其組成類似的離子I－而形成負(fù)溶膠，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)為[(AgI)m·nI－·(n-x)K＋]x-·xK＋若AgNO3過(guò)量，AgI膠核優(yōu)先吸附與其組成類似的離子Ag+而形成負(fù)溶膠，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)為[(AgI)m·nAg+·(n-x)NO3-]x+·xNO3－

以KI和AgNO3制備AgI溶膠時(shí)，KI過(guò)量與AgNO3過(guò)量的情況有何不同？19（三）電動(dòng)電位移動(dòng)截面20ζ

21討論

ζ電位越大，擴(kuò)散層越厚，溶膠越穩(wěn)定ζ電位越小，擴(kuò)散層越薄，溶膠越不穩(wěn)定

ζ電位通常在絕對(duì)值上低于熱力學(xué)電位

ζ電位易受加入電解質(zhì)的影響，其絕對(duì)值大小與吸附層中反離子的多少密切相關(guān)

ζ電位等于0，膠粒不帶電，處于等電狀態(tài)，最不穩(wěn)定22三、溶膠的相對(duì)穩(wěn)定因素及聚沉（一）溶膠的相對(duì)穩(wěn)定因素膠粒帶電溶劑化膜布朗運(yùn)動(dòng)23（二）溶膠的聚沉

聚沉：膠粒在一定條件下聚集成較大顆粒從分散介質(zhì)中沉淀析出的現(xiàn)象。聚沉的主要方法：1.加入電解質(zhì)如在Fe(OH)3溶膠中加入少量Na2SO42.加入帶相反電荷的溶膠如明礬[KAL(SO4)2·12H2O]凈水3.加熱24第三節(jié)高分子溶液一、高分子溶液的特征高分子化合物(polymer)指相對(duì)分子質(zhì)量大于1萬(wàn)的化合物高分子化合物在液態(tài)的分散介質(zhì)中形成的單相分子、離子分散系統(tǒng)稱為高分子化合物溶液。高分子化合物溶液的分散粒徑在1～100nm的膠體分散系范圍內(nèi)，所以也有一些膠體分散系共有的性質(zhì)。25溶膠與高分子溶液性質(zhì)比較性質(zhì)溶膠高分子化合物溶液分散系非均勻、多相均勻、單相分散相分子、原子或離子聚集體單個(gè)高分子溶解性不溶可溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定電解質(zhì)敏感性敏感，加入少量引起聚沉不敏感，加入大量造成鹽析擴(kuò)散速度很慢很慢透過(guò)性不能透過(guò)半透膜不能透過(guò)半透膜光學(xué)現(xiàn)象丁達(dá)爾現(xiàn)象明顯丁達(dá)爾現(xiàn)象弱粘度小大26（二）高分子溶液對(duì)溶膠的保護(hù)作用高分子化合物分子將溶膠膠粒包裹起來(lái)，在膠粒表面形成保護(hù)膜，削弱了膠粒聚集的可能性

如微溶電解質(zhì)MgCO3或Ca3(PO4)2等，在血液中的濃度比在體外純水中的濃度高了近5倍，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)谘褐斜坏鞍踪|(zhì)保護(hù)的緣故。當(dāng)保護(hù)蛋白質(zhì)減少時(shí)，這些溶膠狀態(tài)的微溶就會(huì)因聚沉而形成結(jié)石。意義：保護(hù)作用在生命體中非常重要。27第四節(jié)表面活性劑和乳狀液一、表面活性劑（一）表面能與表面張力將相內(nèi)部的分子移到表面上，就必須克服向內(nèi)的引力而作功，所做的功轉(zhuǎn)化為移到表面層的分子的位能，稱為表面能，用

G

表示。

G＝σ

·A表面能比表面能表面積只要有界面存在，就一定有表面能存在28在恒溫恒壓下，沿著液體表面作用于單位長(zhǎng)度表面上的作用力，稱為表面張力(surfacetension)，用σ(N·m-1)表示。

一定溫度和壓力下，多相系統(tǒng)表面張力越大，系統(tǒng)越不穩(wěn)定，有自發(fā)降低表面張力的趨勢(shì)物質(zhì)的分散度越大，表面積越大，表面能也就越大比表面能在數(shù)值上等于相界面的表面張力29討論通常自發(fā)降低表面張力有兩條途徑：液滴形成球狀或分散的微小液滴聚集在一起自發(fā)降低表面積；自發(fā)吸附(adsorbate)周圍介質(zhì)中能降低其表面張力的其它物質(zhì)粒子填入表面層，使表層粒子的濃度大于液體內(nèi)部粒子的濃度，以降低表面張力。30（二）吸附吸附：物質(zhì)在相界面上的濃度自動(dòng)發(fā)生變化的過(guò)程。

吸附可發(fā)生在任何兩相的界面上

固體表面的吸附固體表面積無(wú)法自動(dòng)變小，常常吸附其他物質(zhì)以降低表面能。

液體表面的吸附液體表面會(huì)因?yàn)槿苜|(zhì)的加入而產(chǎn)生吸附，液體的表面張力因此發(fā)生相應(yīng)的變化31

正吸附：能降低表面張力的物質(zhì)，表面吸附的溶質(zhì)濃度大于溶液內(nèi)部的溶質(zhì)濃度

負(fù)吸附：增大表面張力的物質(zhì)，表面吸附的溶質(zhì)濃度小于溶液內(nèi)部的溶質(zhì)濃度表面吸附使溶質(zhì)在表面層中的濃度與內(nèi)部的濃度不同。32（三）表面活性劑具有極高地降低溶液的表面張力，產(chǎn)生顯著正吸附的物質(zhì)稱為表面活性劑(surfaceactiveagent,surfactant)33表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征表面活性劑分子結(jié)構(gòu)上的特征：

既含有親水的極性基團(tuán)——親水基，如－OH、－COOH、－NH2、－SH、－SO3H等；

又含有疏水的非極性基團(tuán)——疏水基，一些直鏈的或帶側(cè)鏈的有機(jī)烴基34二、乳狀液將一種液體以直徑大于100nm的液滴作為分散相，分散在另一種與之不相溶的液體中，形成的分散系統(tǒng)稱為乳狀液(emulsion)。一相是水另一相統(tǒng)稱為油（包括極性小的有機(jī)溶劑，如苯）35乳狀液的類型乳狀液的類型有兩類：油分散在介質(zhì)水中形成水包油型(O/W)乳狀液水分散在油介質(zhì)中形成油包水型(W/O)乳狀液鑒別方法：

染色法、稀釋法、電導(dǎo)率法36三、微乳液

微乳液是由水、油、表面活性劑和助表面活性劑等物質(zhì)按適當(dāng)比例混合，自發(fā)形成的一種各向同性、透明、低粘度、穩(wěn)定的特殊乳狀液，簡(jiǎn)稱為微乳。特性：①具有超低的表面張力②有很大的增溶量③粒子直徑很?、軣崃W(xué)穩(wěn)定性高37微乳液與普通乳狀液的性質(zhì)比較類型分散性透光性穩(wěn)定性乳化劑溶解性微乳液液滴直徑10~100nm，分布均勻，普通顯微鏡下不可見(jiàn)半透明或透明熱力學(xué)穩(wěn)定，離子難分層用量多，需一定量助表面活性劑一定范圍內(nèi)