胶体与大分子溶液7要点

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2018/10/5
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14.8 大分子概说
三种分散体系性质的比较
大分子分类
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一. 三种分散体系性质的比较
溶液类型 性质 胶粒大小 分散相存在单元 憎液溶胶 1~100nm 多分子组成的胶 粒 不能 大分子溶 小分子溶液 液 1~100nm <1nm 单分子 不能 是 微弱 大 不太敏感 可逆
a(NaCl, 左） a(NaCl, 右）
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即
(aNa aCl )左 (aNa aCl )右
设活度系数均为1，得： 即
2 c1 x zc 2 2c1
（zc2 x) x (c1 x)
•
•
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粘度的类型
用粘度法测摩尔质量
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一. 聚合物摩尔质量的表示法
由于聚合过程中，每个分子的聚合程度可以不一样，所以聚合物 的摩尔质量只能是一个平均值。而且，测定以及进行平均处理的方法 不同，得到的平均摩尔质量也不同。常用有四种平均方法，因而有四 种表示法： 数均摩尔质量 质均摩尔质量 Z均摩尔质量
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3. Z均摩尔质量<Mz>
它的定义是：
ZBM B M z ZB
式中：
Z B mB M B
mB N B M B
光散射法
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4. 粘均摩尔质量<Mv>
用粘度法测定的摩尔质量称为粘均摩尔质量。 它的定义是：
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2. 金值（gold number) 当憎液溶胶中加入足量大分子溶液后，大分子吸附 在胶粒周围起到保护溶胶的作用。用“金值”作为大分 子化合物保护金溶胶能力的一种量度，金值越小，保护 剂的能力越强。 齐格蒙弟给出的金值定义： 为了保护10cm3 0.006%的金溶胶，使之在加入1 cm3 10% NaCl溶液后不引起聚沉，所需高分子的最少质量称为金值，一般 用mg表示。

c 0
c
c 0
c
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三.
用粘度法测定摩尔质量
当温度、聚合物和溶剂体系选定后，大分子溶液的粘度仅与浓度 和聚合物分子的大小有关。
特性粘度是几种粘度中最能反映溶质分子本性的一种物理量，由于 它是外推到无限稀释时溶液的性质，已消除了大分子之间相互作用的 影响，而且代表了无限稀释溶液中，单位浓度大分子溶液粘度变化的
由于离子分布的不平衡会造成额外的渗透压，影响大分子摩尔质量的测 定，所以又称之为唐南效应，要设法消除。
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2. 膜平衡的第一种情况
（1）不带电的大分子电解质溶液（ 如：等电点的蛋白质） 由于大分子P不能透过半透膜，而H2O分子可以，所以在膜两边 会产生渗透压。渗透压可直接使用范霍夫渗透压公式计算，即：
人工合成大分子： 如合成橡胶、聚烯烃、树脂和合 成纤维等。 合成的功能高分子材料有：光敏高分子、导电性高 分子、医用高分子和高分子膜等。
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14.9 大分子相对摩尔质量
• 聚合物摩尔质量的表示法
•
•
数均摩尔质量
质均摩尔质量
•
•
Z均摩尔质量
粘均摩尔质量
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4. 膜平衡的第3种情况
（3）外加电解质时的大分子溶液 在蛋白质钠盐的另一侧加入浓度为 c1 的小分子电解质，如上图。 达到膜平衡时（如下图），为了保持电 中性，有相同数量的Na+ 和Cl-扩散到了左边。 虽然膜两边NaCl的浓度不等，但达到 膜平衡时NaCl在两边的化学势应该相等， 即： (NaCl, 左） （NaCl, 右） 所以：
粘均摩尔质量
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1. 数均摩尔质量<Mn>
有一高分子溶液，各组分的分子数分别为N1，N2， …, NB ,其对应的摩尔质量为M1，M2，…，MB。则数均摩尔质量的 定义为：
N N 1M 1 N 2 M 2 BM B M n N1 N 2 N B
式中 K 和 为与溶剂、大分子 物质和温度有关的经验常数， 有表可查。
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[]
KM
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14.10 Donnan平衡
• 大分子电解质（如蛋白质）的膜平衡
聚电解质（Polyelectrolyte)
c1 (2) zc ，与 的情况类似： 2
2 2 zc2 2c2c1 z 2c2 3 RT zc2 2c1
3 (c2 zc2 )RT ( z 1)c2 RT
3 c2 RT
c1 (1) zc的情况类似 ，则与 ： 2
加入足量的小分子电解质，消除了唐南效应的影响，使得用渗透 压法测定大分子的摩尔质量比较准确。

NBM B NB
数均摩尔质量可以用端基分析法和渗透压法测定。
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2. 质均摩尔质量<Mm>
设B组分的分子质量为mB，则质均摩尔质量的定义为：
mB M B M m mB
mB N B M B
质均摩尔质量可以用光散射法测定。
分数。
实验方法是用粘度计测出溶剂和溶液的粘度 和增比粘度
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和
。
r
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计算相对粘度
0
sp
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cc 作图，得一条直线，以 以 sp / 对 将直线外推至浓度 ，得到特性粘度 [ ] 从如下经验式求粘均摩尔 M 质量 。
对c 作图得另一条直线。 ln r / c 。 c 0
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二. 粘度的类型
设纯溶剂的粘度为 ，大分子溶液的粘度为 0 到不同的粘度表示方法： 1.相对粘度 2.增比粘度
，两者不同的组合得
3.比浓粘度
4.特性粘度
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r / 0 0 sp r 1 0 0 1 sp / c c 0 sp r [ ] lim lim
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单分子 能 是 微弱 小 不敏感 可逆
能否透过半透膜 是否热力学稳定体 不是 系 丁铎尔效应 强 粘度 小，与介质相似 对外加电解质 敏感 聚沉后再加分散介 不可逆 质
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二. 大分子分类
Staudinger 把相对分子质量大于104的物质称之为大分子，主要有： 天然大分子： 如淀粉、蛋白质 、纤维素、核酸 和各种生物大分子等。
1 c2 RT
2 其中 c 是大分子溶液的浓度。
必须注意： 由于等电点的蛋白质本身易凝聚，所以其浓度不宜配得较 高，产生的渗透压也就较小。显然，由此测定的大分子的摩尔质量误差 较大。
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3. 膜平衡的第2种情况
（2）大分子带电情况(非等电点P),但无外加电解 质 以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生 如下离解：
[Na ]左 [Cl ]左 =[Na ]右 [Cl ]右
2
+
-
+
-
解得
由于渗透压是因为膜两边的粒子数不同而引起的， 所以：
3 [(c2 zc2 2 x) 2(c1 x)]RT
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将 x 代入
3 计算式得：
（A）当加入电解质太少， （B）当加入的电解质足够多，
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蛋白质分子Pz- 不能透过半透膜，而Na+可以，但为保持溶液的电中性， 平衡时，Na+也必须留在Pz-同一侧 。
Na z P zNa P

Z
这种Na+在膜两边浓度不等的平衡状态就是唐南平衡。因为渗透压 2 ( z 1)c2 RT 与溶质粒子的数量有关，所以： 由此测定的摩尔质量较小，仅为蛋白质离子 应有值的1/(z+1) 。
N B M B M v NBM B
( 1) 1 /

mB M B m B


1/
式中 是与溶剂、大分子化合物和温度有关的经验 常数。 mB N B M ，为分子的质量。 B
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1.敏化作用
当加入的大分子物质的量不足时，憎液溶胶的胶 粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶 粒联系在一起，使之更容易聚沉。 例如，对SiO2进行重量分析时，在SiO2的溶胶中加入少量明胶， 使SiO2 的胶粒粘附在明胶上，便于聚沉后过滤，减少损失，使分 析更准确。
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