9第九章 胶体分散系

（1）电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由与胶粒 带相反电荷的离子（反离子）引起的。反离子所带 电荷越多，其聚沉能力越大，聚沉值就越小。 • （2）带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近，但 也略有不同。对负溶胶来说，其聚沉能力的相对大 小为： Cs+＞Rb+＞K+＞Na+＞Li+ 对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为： Cl-＞Br-＞NO3－＞I•
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第四节 高分子化合物溶液
一、高分子化合物的概念 • 相对分子质量大于或等于104的物质，称为高分子 化合物。 • 高分子化合物在医药上的应用非常广泛：蛋白质， 核酸，糖原，淀粉，纤维素等都是天然高分子化合 物。 • 高分子化合物是由一种或几种简单化合物（称单体 ）交联而成，这些结构单元重复地结合而成为长链 的高分子化合物。
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2. 粘度
粘度：液体的一部分流过其他一部分所受到的阻力 叫粘度。高分子化合物溶液的粘度比一般溶液或溶 胶大得多，高分子化合物溶液的高粘度与它的特殊 结构有关。 • 高分子化合物常形成线形、枝状或网状结构，这种 伸展着的大分子在溶剂中的行动困难，枝状、网状 结构牵制溶剂，使部分液体失去流动性，自由液体 量减少，故表现为高粘度。由于粘度与粒子的大小 、形状及溶剂化程度直接相关，所以测定蛋白质溶 液的粘度就能推知蛋白质分子的形状和大小。
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二、高分子化合物溶液的性质
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高分子化合物溶液中，溶质和溶剂有较强的亲和力 ，两者之间有没有界面存在，属均相分散系。由于 在高分子溶液中，分散质粒子已进入胶体范围（1100nm），因此，高分子化合物溶液也被列入胶体 体系。它具有胶体体系的某些性质，如扩散速度小 ，分散质粒子不能透过半透膜等，但同时也具有自 己的特征。
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C:溶剂化的稳定作用 溶胶的吸附层和扩散层的离子都是水化的（如为非 水溶剂，则是溶剂化的），在水化膜保护下，胶粒 较难因碰撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚，胶粒就 越稳定。 (2)溶胶的聚沉 胶体具有巨大的表面积，体系界面能高，胶粒间的 碰撞有使其自发聚集的趋势。减弱或消除胶粒的电 荷，可以促使胶粒聚集成较大的颗粒，这个过程称 为凝聚，当分散相粒子增大到布朗运动克服不了的 重力的作用时，最后从介质中沉淀析出的现象称聚 沉。
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注射液，合剂，洗剂，气雾剂都是分散系。 胶体化学是研究胶体分散系的形成，稳定， 破坏以及它们的物理化学性质的一门科学。 按分散相粒子的直径的大小，分散系可分为粗 分散系、胶体分散系和分子分散系。
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二、分散系的分类
分散相粒子 分散系类型 直径 小于1nm
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1. 稳定性
高分子化合物溶液属均相分散系，可长期放置而不 沉淀。在稳定性方面它与真溶液相似。 • 另外，由于高分子化合物具有许多亲水基团（如OH，-COOH，-NH2等），当其溶解在水中时，其 亲水基团与水分子结合，在高分子化合物表面形成 了一层水化膜，使分散质粒子不易靠近，增加了体 系的稳定性。
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B：异电溶胶的相互聚沉
将胶粒带相反电荷的两种溶胶混合，也会产生聚 沉现象。与电解质的聚沉作用不同的是，只有当 两种溶胶的胶粒所带电荷完全中和时，才会完全 聚沉；否则，可能聚沉不完全，甚至不聚沉。 明矾净水：天然水中的胶体粒子是带负电的， 明矾中硫酸铝水解产物Al(OH)3是正溶胶，混 合后发生相互聚沉，产生净化水的作用。 （3）有机化合物的离子（如脂肪酸盐和聚酰胺类 化合物的离子）都有较强的聚沉能力，能有效地破 坏溶胶使之聚沉。 医学化学
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二. 胶体分散系的基本特征
1. 胶体分散系是物质的一种特殊状态 • 胶体不是一类物质，而是几乎任何物质都可能存在 的一种特殊状态。 • 2. 胶体分散系是多相体系 • 胶体体系因高度分散而存在巨大的相界面，该体系 具有三大特征：高分散性，多相性，热力学不稳定 性。 • 高分子溶液是胶体研究的重要内容，但高分子溶液 是单相的真溶液，没有相界面存在，属热力学稳定 体系。
H 2SiO3 SiO +2H
2_ 3 +
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（2）电渗
把溶胶充满多孔性隔膜，胶粒被吸附而固定，由于 整个溶胶是电中性的，介质带与胶粒相反的电荷， 这时在外电场作用下，液体介质将通过多孔隔膜向 与介质电荷相反的电极方向移动，这种在电场中固 相不动而液相反向移动的现象，称为电渗。 • 电泳和电渗都是由于分散相和分散介质作相对运动 时产生的电动现象。电泳技术在氨基酸，多肽，蛋 白质及核酸等物质的分离和鉴定方面有广泛的应用 。
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3. 盐析
加入少量电解质就可以使溶胶产生聚沉，但要 使高分子化合物从溶液中沉淀析出，必须加入大量 的电解质。通常把高分子在电解质作用下从溶液中 沉淀析出称为高分子的盐析。 盐析的主要原因是去溶剂化作用。高分子的稳 定性主要来自高度的水化作用，当加入大量电解质 时，除中和高分子所带电荷外，更重要的是电解质 离子发生强烈地水化作用，使原来高度水化的高分 子去水化，使其失去稳定性而沉淀析出。 使一升溶液出现盐析现象所需中性盐的最小量称 盐析浓度，单位为mol· L-1
分散相粒子的组 成
实
例
低分子分散系 小分子或小离子 生 理 盐 水 、 葡 萄糖溶液 胶 体 分 溶 胶 散 高分子 系 胶粒（分子、离 氢 氧 化 铁 溶 胶 子或原子的聚集 、硫化砷溶胶 体） 高分子 蛋白质溶液、 核酸溶液
1~100nm
溶液
大于100nm 粗分散系
粗粒子
泥浆、牛奶
（悬浊液，乳浊液）
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四. 溶胶的Baidu Nhomakorabea定和聚沉
1. 胶团的结构 • AgI溶胶的胶团结构示意图（以KI稳定）
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溶胶的胶团结构也常用结构简式表示，如 AgI 负溶胶 的结构简式表示为： [(AgI)m.nI-.(n-x)K+]x-.xK+
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例如Fe(OH)3溶胶，其胶核吸附稳定剂 FeO+Cl-中的FeO+而带正电荷。
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3. 电学性质
（1）电泳： • 在电场作用下，胶粒质 点在分散介质中的定向 移动称为电泳 。从电 泳方向可以判断胶粒所 带的电荷。 • 负溶胶：胶粒带负电 • 正溶胶：胶粒带正电
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（2）胶粒带电的原因 胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸 附溶液中的离子。实验表明，与胶粒具有相同组 成的离子优先被吸附。 胶粒表面分子的解离：胶粒与溶液中的分散介质 接触时，表面分子发生解离，有一种离子进入溶 液，而使胶粒带电。例如，硅酸溶胶的胶粒是由 很多 xSiO2· yH2O 分子组成的表面上的 H2SiO3 分 子在水分子作用下发生解离：
第九章 胶体分散系
溶液是由一种以上的物质组成的分散系统。溶 液与医学有着密切的联系。人体内的血液、细胞内 液、细胞外液以及其他体液都是溶液。体内的许多 化学反应都是在溶液中进行的，营养物质的消化、 吸收等无不与溶液有关。
胶体分散系在自然界中尤其是在生物界中普遍 存在，与人类的生活及环境有着非常密切的关系。
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第一节 分散系
一. 基本概念 物质分布的一个十分重要的普遍现象就是高度分散 性。 分散体系：一种或几种物质以或大或小的粒子分散 在另一种物质中所形成的体系称为分散体系，简称 分散系。 分散相：分散系中被分散的物质称为分散相。 分散介质：分散系中容纳分散相的物质称为分散介 质。
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Fe(OH)3胶粒包括胶核（设为m个Fe(OH)3分子组 成）和吸附层。胶粒和扩散层合称为胶团，胶团 分散在介质中乃是胶体体系。
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2. 溶胶的稳定与沉降
（1）影响溶胶稳定性的因素 • A:溶胶动力稳定因素 • Brown 运动：溶胶的胶粒的直径很小，Brown 运动 剧烈，能克服重力引起的沉降作用。 • B：溶胶的电学稳定作用 同一种溶胶的胶粒带有相同电荷，当彼此接近时， 由于静电作用相互排斥而分开。胶粒荷电量越多， 胶粒之间静电斥力就越大，溶胶就越稳定。胶粒带 电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因。
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第三节
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溶胶
一. 胶体分散系的分类 • 1. 按分散相和分散介质关系分类 • 憎液溶胶：是多相热力学不稳定体系，是热力学不 可逆体系，需要稳定剂。 • 亲液溶胶：均相热力学稳定体系，不需要稳定剂。 • 2. 按胶体聚集状态分类 • P93，8类 • 3. 按分散体系的流动性分类 • 流动性大的：气溶胶，水溶胶，高分子稀溶液 • 半流动性或半固体：凝胶，冻胶，干凝胶（固体）
扩散和沉降：
溶胶的分散相粒子由于 Brown 运动，能自动地从 浓度较高处移向浓度较低处，这种现象称为扩散。 在生物体内，扩散是物质输送或物质分子通过细胞 膜的推动力之一。 • 溶胶在放置过程中，密度大于分散介质的胶粒，在 重力作用下要沉降下来；但另一方面由于胶粒的 Brown 运动引起的扩散作用又力图促使浓度均一。 当上述两种方向相反的作用达到平衡时，越靠近容 器的底部，单位体积溶液中的胶粒的数目越多；越 靠近容器的上方，单位体积溶胶中的胶粒的数目越 少，形成了一定的浓度梯度，这种现象称为沉降平 衡。
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A:电解质对溶胶的聚沉作用
在溶胶中加入易溶强电解质，将使更多的反离子进 入吸附层，减少了胶粒所带电荷，使水化膜变薄， 使胶粒的布朗运动足以克服胶粒之间的静电斥力， 导致胶粒在相互碰撞时可能聚集合并变大，最终从 溶胶中聚沉下来。
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电解质对溶胶的聚沉规律为：
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三. 溶胶的性质
1. 光学性质 • Tyndall 现象 • 1869 年，英国物理学家 Tyndall发现：在暗室 中让一束会聚的光通过溶胶，在与光束垂直的方向 上可以看到一个圆锥形光柱，这种现象就称为 Tyndall 现象。溶胶的分散相粒子的直径在1~100 nm之间，小于可见光的波长（400~700nm)，因此 当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生 Tyndall 现象。
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分子分散系也称溶液。通常所说的溶液是指液 态溶液，常把分散相称为溶质，把分散介质称为溶 剂。 胶体分散系又可分为溶胶和高分子溶液。 溶胶的分散相粒子是由许多小分子或小离子聚 集而成，溶胶是高度分散的非均相系统，较不稳定 。 高分子溶液的分散相粒子是单个大分子或大离 子，高分子溶液很稳定，属于均相系统。 粗分散系包括悬浊液和乳浊液。 悬浊液是固体小颗粒分散在液体介质中形成的 粗分散系。 乳浊液是液体小液滴分散在另一种液体中形成 的粗分散系。 医学化学
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盐析效应的特点是，同价同符号的不同离子，对 盐析效应的能力不一样。 已发现各种盐的盐析能力，其阴离子的能力 有如下次序： 1/2SO42-＞OAc-＞Cl-＞NO2-＞Br-＞I-＞CNS其阳离子则有如下次序： Li+＞Na+＞K+＞NH4+＞1/2Mg2+
盐析作用的实质，主要是高分子化合物与溶剂（水）间的相 互作用被破坏，盐的加入使高分子化合物分子脱溶剂化。盐 的加入还使一部分溶剂（水）与它们形成溶剂（水）化离子， 致使这部分溶剂（水）失去溶解高分子化合物的性能。溶剂 （水）被电解质夺去，高分子化合物沉淀析出。所以盐类的 水化作用越强，其盐析作用也越强。上述离子盐析能力顺序， 实质上反映了离子水化程度大小的次序。
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2. 动力学性质
Brown 运动 • 溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则 的折线运动，这种运动称为 Brown运动。
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胶粒的 Brown 运动是由于胶粒受到处于不停运动 的分散介质分子撞击，其合力不为零而引起的。由 布朗运动表现出与胶体粒子运动有关的性质，称为 胶体的动力学性质，如：扩散，渗透，沉降等。 上页 下页 回主目录 返回 医学化学