(完整版)第九章大分子溶液
第九章 大分子溶液思考题(答案)
第九章 大分子溶液思考题1. 大分子溶液和溶胶有什么异同？【答】溶胶与大分子溶液的基本区别如下表：特 性 溶 胶 大分子溶液分散相大小 107 ~ 109 m 107 ~ 109 m溶液体系 微多相体系 单相体系与溶剂的亲和力 小 大扩散速度 慢 慢半透膜 不能通过 不能通过热力学性质 不平衡体系、不符合相律 平衡体系、符合相律 稳定性 热力学不稳定 热力学稳定渗透压 小 大粘度 小 大对电解质 很敏感 不敏感2. 大分子的近程结构和远程结构分别研究什么？影响大分子柔顺性的主要因素有哪些？【答】大分子的近程结构是构成大分子最基本的微观结构，主要研究大分子的组成与构型。
组成包括大分子链结构单元的化学组成、链接顺序、链的交联和支化等；构型主要研究取代基围绕特定原子在空间的排列规律，构型只有在发生键的断裂并进行重排时才发生变化。
远程结构亦称二级结构，是指大分子链在整体范围内的结构状态，包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
影响大分子柔顺性的主要因素有：主链就够、取代基、交联、温度和溶剂等。
3. 大分子的平均摩尔质量有哪些表示方法？各采用何种实验方法测定？【答】数均分子量 渗透压法质均分子量 光散射法Z 均分子量 超离心沉降法粘均分子量 粘度法4. 大分子溶解的特征是什么？大分子的溶剂选择有哪些原则？【答】大分子溶解一般经过溶胀和溶解过程。
溶剂选择的原则有：极性相近原则、溶度参数近似原则和溶剂化原则。
5. 什么是大分子溶液的流变性？几种常见的流变曲线各有什么特点？【答】流行性是指在外力作用下粘性流动和形变的性质。
常见的流变曲线有 Newton 型、塑流型、假塑流型、胀流型和触变流型。
Newton 型 粘度是常数塑流型 有屈伏值假塑流型 没有屈伏值，切稀胀流型 切稠触变流型 时间依赖性6. 粘度有几种表示方法？如何用粘度法测定大分子的平均摩尔质量？【答】粘度表示方法有牛顿粘度η、相对粘度r η、增比粘度sp η、比浓浓度c η、特性粘度［η］等。
《大分子溶液》课件
02
大分子溶液的制备
制备方法
溶解法
将大分子物质溶解于适当的溶剂中，形成均一稳定的溶液。
悬浮法
将大分子物质分散在溶剂中，形成悬浮液。
乳化法
将大分子物质与溶剂混合，通过搅拌或超声波处理形成乳液。
制备过程
准备大分子物质和溶剂
确保大分子物质和溶剂的质量和纯度符合要 求。
调整浓度
根据需要调整大分子溶液的浓度，以达到实 验或应用的要求。
头发护理
大分子溶液用于护发产品中，能够改善头发的弹性和光泽度，减少毛 躁和断裂。
在食品领域的应用
1 2 3
食品添加剂
大分子溶液作为食品添加剂，能够改善食品的口 感、质地和稳定性，如增稠剂、乳化剂和稳定剂 。
营养补充剂
大分子溶液用于制备营养补充剂，如蛋白质粉、 维生素和矿物质补充剂，以提高食品的生物利用 率。
生物材料Байду номын сангаас
大分子溶液在组织工程和再生医学中用作生物材料，如细胞培养基 质和人工器官的构建。
诊断试剂
大分子溶液用于制备诊断试剂，如免疫检测和分子诊断，以提高检 测的灵敏度和特异性。
在化妆品领域的应用
皮肤护理
大分子溶液在护肤品中用作保湿剂和滋润剂，能够改善皮肤的水分 保持和滋润度。
彩妆
大分子溶液用于制备持久性彩妆产品，如口红、眼影和粉底，以提 高产品的持久性和遮盖力。
随着大分子溶液研究的深入， 对其物理化学性质的认识越来 越全面，这为大分子溶液在材 料科学、生命科学等领域的应 用提供了理论基础。
大分子溶液在生物医学领 域的应用
随着生物医学技术的发展，大 分子溶液在药物传递、组织工 程、生物材料等领域的应用越 来越广泛，为生物医学领域的 发展提供了新的思路和方法。
大分子溶液(6个)
第十章 大分子溶液一、本章基本要求1．掌握大分子平均摩尔质量的表示方法及常用的测定方法；大分子电解质溶液的特性；Donnan 平衡以及测定大分子电解质溶液渗透压的方法。
2．熟悉大分子的溶解特征及其在溶液中的形态；大分子溶液的渗透压及其测量方法；大分子溶液黏度的几种表示方法和用黏度法测定大分子的平均摩尔质量的原理；大分子溶液的流变性和几种典型的流变曲线。
3．了解大分子溶液与溶胶性质的异同；大分子溶液的光散射现象；沉降速率法和沉降平衡法在生物大分子研究中的应用；区带电泳和稳态电泳在生物学和医学方面的应用；凝胶的分类、形成、结构及性质。
二、基本公式和内容提要（一）基本公式数均摩尔质量公式1122B B n 12BBBB N M N M N M M N N N N MN +++=+++=∑∑ 可用依数性测定法和端基分析法测定。
质均摩尔质量公式1122B B m 12B2BB BB B B Bm M m M m M M m m m m MN M m N M +++=+++==∑∑∑∑ 可用光散射法测定。
z 均摩尔质量公式23B B B B 2B B B B BBB z m M N M M m MN M z M z ===∑∑∑∑∑∑ 可用超离心沉降法测定。
黏均摩尔质量公式1/1/(+1)B B B B ηB B B N M m M M N M m αααα⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∑∑∑∑可用黏度法测定。
大分子溶液渗透压公式2nRT RTA c c M P =+ 适用于大分子稀溶液。
大分子溶液散射光强公式()()22220,0421cos 2πr cRT n n I I L r c /c θθλ+∂⎛⎫= ⎪∂∂∏∂⎝⎭ 适用于入射光的波长大于大分子的情况。
光散射法测定大分子分子质量的基本公式o 29012Kc A c R M =+Newton 黏度公式d d F v D A xt h h ===式中η称为黏度系数，简称黏度。
大分子溶液精品讲义
00-8-1
11
第三节 大分渗子透化压合物的渗透压
Π/ρ B RT(1/M A2ρB )
在恒温下, 若以 /B对B 作图, 应得一直线, 可由该直线的斜
率及截距计算高分子化合物的摩尔质量M和第二维里系数A2.
3.测定范围：1）渗透压法测定大分子摩尔质量的范围是10 ~103kgmol-1, 摩尔质量太小时, 容易通过半透膜, 制膜有困难; 太大时渗透压很低, 测量误差大.
2.溶解：大分子进入溶剂（无限）。例煤油溶橡胶 溶胀可以看成是溶解的第一阶段，溶解是溶胀的继续，
达到完全溶解也就是无限溶胀。溶解一定经过溶胀， 但是溶胀并不一定必然溶解。
00-8-1
9
第二节大分子溶液的基本特征
三.溶解特性：1.无稳定的溶解度：在一定的T、P时
①大分子化合物的溶解度随相对分子质量的增大而减小；分 子量愈大，大分子自身的内聚力愈大，溶解性愈差；
②.链段：独立运动的小单元，链段是由一定数量相互影响 的链节所组成的活动单元。
链段越短，大分子物质柔性越强（链节=链段）；
链段=一个大分子时，则为刚性极限。
00-8-1
3
二.大分子物质的结构特性
C5 C4
4.特性：柔性，具弹性，易变 形；
①大分子长链上链节的内旋转和
C3 C2
链段的热运动，促使其具有明显 的柔顺性（flexibility）。
质均相对分子质量，它是按样品中各种分子所占质量进行统计平
均的，
M m
m1M1 m2 M 2 mi M i m1 m2 mi
mi M i mi
N
第十章：大分子溶液(6个)
第十章大分子溶液一、本章基本要求１、掌握大分子平均摩尔质量得表示方法及常用得测定方法;大分子电解质溶液得特性;Doｎnan平衡以及测定大分子电解质溶液渗透压得方法。
2.熟悉大分子得溶解特征及其在溶液中得形态;大分子溶液得渗透压及其测量方法;大分子溶液黏度得几种表示方法与用黏度法测定大分子得平均摩尔质量得原理;大分子溶液得流变性与几种典型得流变曲线。
3.了解大分子溶液与溶胶性质得异同;大分子溶液得光散射现象;沉降速率法与沉降平衡法在生物大分子研究中得应用;区带电泳与稳态电泳在生物学与医学方面得应用;凝胶得分类、形成、结构及性质、二、基本公式与内容提要(一)基本公式数均摩尔质量公式可用依数性测定法与端基分析法测定。
质均摩尔质量公式可用光散射法测定。
z均摩尔质量公式可用超离心沉降法测定、黏均摩尔质量公式可用黏度法测定。
大分子溶液渗透压公式适用于大分子稀溶液。
大分子溶液散射光强公式适用于入射光得波长大于大分子得情况。
光散射法测定大分子分子质量得基本公式Ｎewtｏn黏度公式式中η称为黏度系数,简称黏度、其物理意义就是使单位面积得液层,保持速度梯度为1时所施加得切力。
沉降系数公式沉降速率法求大分子平均摩尔质量公式沉降平衡法求大分子平均摩尔质量公式适用于平均摩尔质量不太大得大分子溶液。
Donｎａn平衡时膜两边小离子浓度之比计算公式大分子电解质溶液渗透压公式(二)内容提要1.大分子溶液得特征大分子溶液由于分子大小已进入胶体分散度范围,具有扩散速度慢、不能透过半透膜等胶体溶液得特性、但大分子溶液就是分子分散且热力学稳定得均相系统,对电解质不敏感,这使它与溶胶又有本质得区别。
2、大分子得平均摩尔质量大分子得分子质量就是多分散得,其摩尔质量只有统计意义,就是统计平均值。
测定分子质量得方法不同,统计处理方式不同,获得得平均值也不同。
常用得平均摩尔质量有数均摩尔质量、质均摩尔质量、ｚ均摩尔质量与黏均摩尔质量。
数均摩尔质量通常用依数性方法测定;质均摩尔质量用光散射方法测定;z均摩尔质量用超离心沉降法测定;黏均摩尔质量用黏度法测定。
大分子溶液
大分子溶液
在某一pH条件下，生成的-COO-和-NH3+数量 相等，蛋白质分子的净电荷为零，该pH值称为蛋 白质的等电点 。
第七节 大分子电解质溶液
大分子溶液
当大分子电解质溶液较稀时，电离度大，大 分子链上电荷密度增大，链段间的斥力增加，分 子链舒张伸展，溶液黏度迅速上升，这种现象称 为电黏效应。
第三节 大分子溶液的渗透压
大分子溶液
c 2 Π RT ( A2c ) Mn
Π RT A2 RTc c Mn
渗透压法为什么在小分子溶液和溶胶中不常用？
第四节 大分子溶液的光散射
大分子溶液
大分子溶液的光散射
溶剂的密度涨落
由两方面涨落产生的
大分子的浓度涨落
第五节 大分子溶液的流变性
黏度
第六节 大分子溶液的超离心沉降
大分子溶液
x1和x2分别为t1和t2时 离轴的距离
沉降系数
x2 RTln x1 RTS M= = D(1-r 0VB )(t2 -t1 )w 2 D(1-r 0VB )
扩散系数 离心机角动量
介质密度
溶质偏比容：1/ρ
第七节 大分子电解质溶液
正负离子共存 高电荷密度 大离子+小离子
B B B
数均摩尔质量可以用渗透压法测定。
第一节 大分子的结构及平均摩尔质量
大分子溶液
m1 M 1 m 2 M 2 Mm m1 m1 m M N m N
B B B B B
质量=摩尔数×摩尔质量
mB=NBMB
M
2 B
MB
质均摩尔质量可以用光散射法测定。
第一节 大分子的结构及平均摩尔质量
[η] KM
第九章 胶体分散体系的流变性质
第一节 黏度与黏度测定方法
• 一、牛顿（Newton）方程 • 各流层间存在速度差异，或者说存在速度梯度dv/dy。
• 由于分子的热运动和分子间的相互作用，那么低流速层对于相邻高 流速层便存在黏滞阻力，也就是内摩擦力。黏滞阻力F正比于两液层 间的接触面积A和速度梯度
B C E A
0
D
图9－13 触变滞后环
触变性在自然界的浓分散体系中广泛存在
• 1.沼泽地 • 2.衡量油漆质量的重要标准之一 • 3.开采石油的钻井泥浆是塑性体，并表现出触变性
η ηr η sp η red η ink 〔η 〕
二、Einstein黏度公式的偏差与偏差来源
• 1.分散相的浓度 • 因为 Einstein 黏度公式仅适用于分散相为球形的稀分散体 系，也可以说常数2.5与体系浓度和分散相粒子形态有关。 对于浓体系和非球形分散相，最简单的修正方法是用某个 数值常数α 取代2.5，则有：
• 式中ρ 和ρ 1分别是待测液体和已知黏度液 体的密度，由此式即可计算出待测液体的黏度。
图9—2 奥氏(a)和乌氏(b) 黏度计
3. 旋转黏度计
• 转桶黏度计的原理。
• 在半径分别为R和fR长度为L的外 与内桶之间放入被测液体。令外 桶以角速度ω旋转，在液体黏度 和切应力的作用下，内桶向相反 的方向扭动，直至两个大小相等 方向相反时扭矩达到平衡。 • 与内桶相连的扭力丝的旋转角为 θ， • 故有：
R m1b ρ2 φ1 = (1 + )φ m2 ρ1
1
4.带电分散相粒子间相互作用
• 带电的分散相粒子会产生几种效 应： • ①带电粒子附近存在双电层使粒 子的有效体积增大； • ②带相同电荷的粒子在布朗运动 作用下靠近到双电层相互搭接时 的静电排斥作用； • ③在电场的作用下，带电粒子连 同紧密层和部分扩散层与离子氛 向相反方向运动而产生的松弛作 用； • ④大分子链段互相排斥使大分子 更加伸展，而且带电越多，伸展 的程度越大。
物理化学大分子溶液ppt
大分子溶液
对稀溶液
Kc 1 Rq = M + 2 A2c
二、光散射法测定大分子的分子质量
大分子溶液
通常总是在θ=90°测定散射光强度，故上式又
可写成
Kc 1
R90o
= M
+ 2 A2c
在不同浓度下测定R90°，以Kc／R90°对c作图得一直 线，外推至c=0处，其截距为1／M，即可求得大分子的分
子质量。
一、涨落现象与光散射
大分子溶液
常数
Rayleigh比
Kc
( ) Rq = 1 ¶P
RT
¶c
式中Rθ称为Rayleigh比，代表散射光对入射光的相对强度， 是光散射实验中最重要的测量参数。
K是把溶液的光学性质和其他常数合并成的一个常数。
二、光散射法测定大分子的分子质量
用光散射法可以测定质均摩尔质量
大分子溶液
用粘度法测定的摩尔质量称为粘均摩尔质量。它的定义是
1
1
M
η
N
B
M
( B
1)
N B MB
mB
M
B
mB
用粘度法测得的平均摩尔质量为粘均摩尔质量
第二节 大分子的溶解特征 及在溶液中的形态
一、大分子的溶解特征
先溶胀后溶解
大分子溶液
线型大分子
无限溶胀 良溶剂
均匀的溶液
有限溶胀
体型大分子具有三维
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，测定和平均的方法 不同，得到的平均摩尔质量也不同。常用有4种平均方法，因而
有四种表示法：
数均摩尔质量
Mn
质均摩尔质量
第九章 大分子溶液
[η ] = lim
η sp
c
c→ o
特性粘度和分子量的关系
• 特性粘度：特性粘度表示液体无限稀释 特性粘度： 时的比浓粘度， 时的比浓粘度，反应了单个溶质分子对 的贡献。 溶液粘度 的贡献。只与化合物在溶液中 的结构、形态和相对分子量有关， 的结构、形态和相对分子量有关，而与 其它因素无关，又称结构粘度。 其它因素无关，又称结构粘度。 • Standinger formular: • [η]=kMα • K and α are constant. α=0.5~1.0 • 良溶剂1。0，不良溶剂为 。 良溶剂 。 ，不良溶剂为0.5。
∑ ZBM B < M z >= ∑ ZB
式中：
Z B = mB M B
mB = N B M B
用粘度法测定的摩尔质量称为粘均摩尔质量。 它的定义是：
∑ N B M B < M v >= ∑ NBM B
(α +1) 1 / α
∑ mB M B = ∑ mB
α
ln[η ] = ln k + α ln M η
0.50 0.25 Ln[η Ln[η] 0 -0.25 -0.50 4.5 5.0 5.5 lnMη 6.0
[η]的求法 η 的求法
ln ηr ln(1 + η sp ) η sp 1 1 (1 − η sp + η sp + ⋅ ⋅ ⋅) = = 2 c c c 3 • 略去高次项： 略去高次项： ln η p ln ηr lim = lim = [η ] c →0 c →0 c c • 溶液很稀时： 溶液很稀时：
液体的层流
A
v+dv dx
第9章高分子溶液
Q
[]
16
第 九章 高分子溶液polymer solution
2）.基团加和法（估算法） 当某个聚合物是新合成出的，或者难溶，可以用该法估计。
＝
2
M
F
0
F
V
,F
摩尔引力常数可以由表查到
M 0链节的摩尔质量，V为重复单元的摩尔体积。
用该法求得的PMMA的溶解度参数为9.3，而实验为9.1～ 12.8
5
第 九章 高分子溶液polymer solution
溶胀可分为无限溶胀和有限溶胀: 无限溶胀是指聚合物能无限制地吸收溶剂分子直至
形成均相的溶液；线性聚合物溶于良好的溶剂中。 有限溶胀是指聚合物吸收溶剂到一定程度后，如果其
它条件不变，不管与溶剂接触时间多长，溶剂吸入量不再 增加，聚合物的体积也不再增大，高分子链段不能挣脱其 他链段的束缚，不能很好地向溶剂扩散，体系始终保持两 相状态。 举例： 交联聚合物的溶解
SM
K N1ln
N1 N1 xN2
n
N1
N
2
xN2
KN1ln1 N2ln2
23
第 九章 高分子溶液polymer solution
12分别是溶剂和高分子的体积分数。假如在高分子溶液中，一个溶剂分子和一个高分子链段 接触时，所发生的能量变化为，设Z为高分子一个链段的配位数，就是邻近的格子数目，则
18
第 九章 高分子溶液polymer solution
9.2 高分子溶液的热力学
一、理想溶液： 拉乌尔定律：P1=P0x1 理想溶液：任一组分在组成范围内符合拉乌尔定律的溶液 特点： 1）溶剂和溶质分子大小、形状相似 2）各组分在溶液中的分子间作用力与纯态时相同 混和热HiM＝0。 3）溶解过程中没有体积变化
第九章第四节生物大分子合成高分子考点蛋白质核酸-课件新高考化学一轮复习
()
(9)RNA 是生物遗传信息的载体，还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂( )
(10)对核酸的结构和生物功能的研究有助于认识生命活动规律
()
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)× (10)√
2．氨基酸不能发生的反应是
()
A．酯化反应
B．与碱的中和反应
()
A．蛋白质在紫外线的照射下会失去生理活性
B．蛋白质溶液不能产生丁达尔效应
C．蛋白质溶液中加入硫酸铵可产生盐析现象
D．蚕丝、羊毛、棉花的主要成分都是蛋白质 解析：蛋白质在紫外线照射下发生变性，蛋白质的理化性质和生理功能发
生改变，故 A 正确；蛋白质溶液为胶体，具有丁达尔效应，故 B 错误；硫
酸铵属于轻金属盐，使蛋白质发生盐析，故生的，对生物体内的化学反应具有催化
概念 作用的有机化合物，其中绝大多数是蛋白质 条件温和，不需加热
催化 具有高度的专一性
特点 具有高效催化作用
[微点拨] 大部分的酶属于蛋白质，但是并不是所有的酶都属于蛋白质。
(四)核酸
1．核酸的发现、分类及作用
命名 核酸因其最早在细胞核中发现，并具有 酸 性，所以称为核酸
C．成肽反应
D．水解反应
解析：氨基酸中含有羧基，与醇能发生酯化反应，故 A 不符合题意；氨
基酸中含有羧基，羧基是酸性基团，能与碱发生中和反应，故 B 不符合题
意；两个氨基酸分子，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基与另一
分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键的化合物，该反应为成肽
反应，故 C 不符合题意；氨基酸中不含有肽键或酯基，因此氨基酸不能
来源
立并志非难 神也仙，才不能在烧胜陶人器，在有自志胜的。人总可以学得精手艺。
物理化学与胶体化学教学大纲
《物理化学与胶体化学》教学大纲(供四年制药物制剂本科专业用)前言物理化学与胶体化学是一门专业基础理论课。
药物制剂本科专业的学生在继无机化学、有机化学和分析化学后学习本门课程，能为以后学习中药化学、药剂学、炮制学和中药鉴定等专业课程以与将来从事中药与药物制剂研究开发工作奠定良好的化学理论基础。
物理化学与胶体化学的理论很多都是从生产实践中概括出来，因此，反过来它将为生产和科研服务。
随着医疗技术的发展和医药研究的深入，学科之间的相互渗透与相互联系越来越多，药学科学与物理化学与胶体化学的结合也越来越紧密。
从天然药物中分离提取有效成分，需要应用蒸馏、萃取、乳化、吸附等原理和方法，需要掌握溶液与表面现象、胶体化学等方面的知识。
在药物生产中，选择工艺路线，需要掌握影响化学反应速度的各种因素，要探索反应的机理，这就需要化学动力学和化学热力学的知识。
对产品的精制、产品的稳定性的研究，需要掌握溶液、表面现象与化学动力学等方面的知识。
在药物合成的研究中，应了解药物的结构与性质的关系，以便寻找最有效的药物，这就需要掌握物质结构的知识。
而合成的过程中，需要化学动力学的知识。
在药物制剂方面，剂型的研究、改革时，应了解表面现象方面的内容，了解分散程度对药物性能的影响，同样的药物，主药颗粒越细小，药效越好。
如纳米技术的发展必将对药物剂型的改革起着十分重要的作用。
从发展的趋势来看，药学的各个领域中正日益深广地与物理化学相结合，掌握好物理化学与胶体化学的原理和方法，对药学工作者来说是非常必要的。
根据药学专业对本课程的要求，系统和重点相结合，选定化学热力学，相平衡，化学平衡，电化学，化学动力学、表面现象、溶胶，大分子溶液等作为讲课和实验的基本内容。
根据教学计划(甘肃中医学院)，本课程共90学时，其中讲课共60学时，实践30学时。
教学要求和内容理论讲授部分绪论[教学要求]1、掌握物理化学与胶体化学课程的基本内容。
2、熟悉学习物理化学与胶体化学必须的数理知识。
第九章 大分子溶液
第四节 大分子溶液的光散射
一、涨落现象与光散射
20世纪初，Smoluchowski和Einstein提出了光散射的涨 落理论
大分子溶液的光散射 由两方面涨落产生的
溶剂的密度涨落 大分子的浓度涨落
Debye根据涨落理论导出的大分子溶液散射光强Iθ,r 计算公式为
I,r
2π2n02
L4r2
n c
Mm
m1M1 m1
m2M 2 mBM B m2 mB
mBM B
N
B
M
2 B
mB
NBM B
质均摩尔质量可以用光散射法测定。
3. z均摩尔质量Mz
在光散射法中利用Zimm图从而计算的高分子摩尔质量 称为z均摩尔质量。
Mz
mBM
2 B
mBM B
N
BM
3 B
N
BM
2 B
zBM B zB
一、大分子溶液的渗透压
大分子溶液的渗透压公式可用浓度的幂级数展开式表示 Π = RT(A1c + A2c2 + A3c3 + …)
式中A1、A2 、A3称作维利系数。 对大分子稀溶液，c3项后往往可以忽略不计
Π/c = RT/Mn＋RTA2c
二、渗透压的测量方法
渗透平衡法 速率终点法 升降中点法 渗透压法测量技术的关 键是半透膜的选择。理想 的半透膜应是物理化学性 质稳定，不被溶解，仅溶 剂分子能很快透过并在短 时间内达到平衡。
Mz
粘均摩尔质量
Mη
1. 数均摩尔质量Mn
大分子各组分的分子数分别为N1，N2，…, NB，对应的 摩尔质量为M1，M2，…，MB：
Mn
N1M1 N2M 2 NBM B N1 N2 NB
第09章 生物大分子的分离与纯化技术
结果：疏水性强的蛋白质亲合力大，出峰迟； 结果：疏水性强的蛋白质亲合力大，出峰迟；疏水性小的蛋 白质就容易被洗脱。 白质就容易被洗脱。
9.2.2 色谱条件
链烃作为配基（键合在固体基质上） ①固定相：常用C4 ～ C8链烃作为配基（键合在固体基质上） 固定相：常用 为填料。孔径25～ 为填料。孔径 ～50nm。 。 流动相： ②流动相： 水溶性有机溶剂（ 液 甲醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃） 水溶性有机溶剂（B液） （甲醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃） 洗脱能力增大 ＋水（A液） 液 强酸（三氟醋酸、甲酸、 ＋强酸（三氟醋酸、甲酸、磷酸 ） 加酸作用： 加酸作用： ∵－SiOH == －SiO- ＋ H+ • 蛋白质易与 蛋白质易与—SiO- 结合很难洗脱，加酸抑制上述平衡向右 结合很难洗脱， 离解。 离解。 • 减小蛋白质的疏水性，使其保留减弱，易被洗脱。 减小蛋白质的疏水性，使其保留减弱，易被洗脱。 ③温度：常温 温度：
9.1.1 生物大分子分离纯化的特殊性
1、要求产品保持其生物活性，也就是说要避免不可逆结构 、要求产品保持其生物活性， 变化发 生。 2、多孔填料必须使用大 孔径基质。 、 孔径基质。 3、生物大分子的色谱特性常不同于有机小分子。所以在选 、生物大分子的色谱特性常不同于有机小分子。 条件。 择色谱条件时不能随便套用小分子的 条件。
OH OCH2CH3
蛋 白 质
CH3
Ph
NH2 Ph COOH
OH 蛋白质疏水基团分布示意图
配基和蛋白质分子之间的吸附推动力和样品组分的洗脱机理 （即：溶质在色谱中的保留行为）： 溶质在色谱中的保留行为）： • 用“疏溶剂化理论”：蛋白质与配基的结合是由于溶质分 疏溶剂化理论” 子有一个减少其与水接触的非极性表面的倾向， 子有一个减少其与水接触的非极性表面的倾向，它们在盐 水溶液中，两个非极性的表面趋向于避开水相而互相接触。 水溶液中，两个非极性的表面趋向于避开水相而互相接触。 溶质和疏水配基的结合是伴随着它们非极性表面暴露在水 中的面积的多少而进行的。（即蛋白质在盐水体系中，有 中的面积的多少而进行的。 即蛋白质在盐水体系中， 一倾向产生：避开水相而吸附在固定相上。 一倾向产生：避开水相而吸附在固定相上。∵生物物质界 面自由能比水低，与表面自由能低的固定相产生亲合力） 面自由能比水低，与表面自由能低的固定相产生亲合力） 讨论
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• 大分子物溶解度的另一个特点是随分子量的增大而减小， 分子量大，分子内聚力就大，溶解性就差。据此，可分 离大分子物——分级。具体做法：对于分子大小不同的 大分子溶液，加入沉淀剂，分子量大的首先沉淀出来， 随着沉淀剂量的增加，分子量由大到小，陆续沉淀出来， 即，将大分子按分子量大小分级。
大分子化合物的相对分子量
• 对于小分子，按分子式有确定的分子量。而对于 大分子就不同了，大分子是聚合度n不同的一类 同系物的混合物，这一现象称为大分子物分子质 量的多分散性。
• 通常提到的大分子物的分子量是指分子量的统计 平均值，由于平均的方法不同得到不同的平均分 子量。
• 数均相对分子质量 M n
• 线型、支化型大分子聚合度小，分子量相对较小， 较易溶胀－－溶解
• 交联型大分子，交联度大，只能有限溶胀。 • 大分子的溶解，也遵从“相似相溶”原则，在化
学组成、结构上相似，有利于溶解。极性也是非 常重要的一个方面，极性大的分子易溶于极性大 的溶剂中，如聚乙烯醇溶于水，而不溶于汽油。 反之，亦然，天然橡胶溶于汽油，而不溶于醇类。
• 有的象刚性小棒，刚性大，如蛋白质，易形成氢 键等键，呈刚性。
• 形态与溶剂有关，如果溶剂和大分子间的引力较 大，大分子会舒展，这种溶剂称为良溶剂，反之， 作用力小，分子会卷曲，此时，为不良溶剂。
大分子化合物的溶解特征
• 大分子化合物溶解过程与小分子溶解有所不同， 它需要较长时间，且总要经过溶胀阶段。
大分子在溶液中的形态
• 大分子化合物的组成、结构和形态决定了大分子 溶液的各种性质，如热力学、动力学、光学性质。
• 大多数大分子是线性的，是由许多小单元以共价 键连接，如天然橡胶、聚乙烯、聚乙炔、聚四氟 乙烯(塑料王）等。
• 大分子内除各个原子的振动和转动外，还可以某 个C－C单键绕着固定角做内键旋转运动，旋转 速度非常快，使大分子有不同的形态。
100 100
2
Mw m1M 1 m2M 2 100105 1103 99020
m1 m2
100 1
Mz
n1M
3 1
n1M
2 1
n2M n2M
3 2 2 2
1001010 100105
1106 1103
99990
反过来，在上述0.1 kg的M为100 kg/mol中加入
0.001 kg的M为10000 kg/mol的大分子物，则：
• 由每种分子的数目乘以它的分子质量，然后加和 起来，除以分子的总数：
M n
ni Mi
i
ni
XiMi, Xi
i
ni ni
i
i
• 如 n1—5个，分子量M1；n2—10个，M2；n3—100，
M3，则：
M n 5 M1 10 M2 100 M3 5 10 100
• 质均相对分子质量 M w
HH
HH
HH
HH
CC
CC
CC
CC
a
b
c
d
HH
H C OH H
HCO
O CH3
O CH3
• 嵌段共聚物
HH
HH
C Cm C Cn
HH
HCO
O CH3
• 大分子溶液为亲液溶胶； • 它是真溶液，与溶胶有本质区别，是热力学稳定
系统，但粒子（分子）大小又与溶胶粒子大小相 近，与溶胶有相似之处。
• 对于大分子浓溶液来说，研究起来相对困难些， 溶质与溶剂相互作用复杂，影响因素较多。
• 溶胀过程中，大分子首先自动吸取几倍、几十倍 重量大于自身的小分子溶剂。
• 溶胀所形成的系统——凝胶； • 凝胶无限制地溶胀下去，结果就是溶解。
• 小分子溶剂可以很快进入大分子，大分子本身太 大扩散慢，长时间保持原来外型，很长时间才逐 渐扩散到溶剂中去，溶解是溶胀的继续。
• 溶解一定经过溶胀，但溶胀不一定溶解——有限 溶胀，如：明胶在冷水中，橡皮在苯中。
• 大分子在溶剂中溶解度除与温度有关外，还受到 外加其它电解质盐类的影响。最典型的是盐析。
• 大分子的溶解度（通常指的是水溶液）因加入电 解质而减少的过程——盐析
• 盐析一升大分子溶液所需电解质的最小量——盐 析浓度 (mol/L)
• 盐析能力与所加电解质离子价数的高低关系不大， 而与离子的种类有关，阴离子的盐析能力：
• 由每种分子的质量乘以它的相对分子质量，然后 加和起来，除以总质量 ：
miMi
ni
M
2 i
Mw i
mi
i
ni Mi
i
mi M i
i
i
式中mi为i组分的质量，且mi niMi , mi
mi mi
i
• Z均相对分子质量 M z
n M M z n M
• 对三者来说，M n 对大分子物中低分子量部分较 敏感，Mw 和 M z 对大分子物中高分子量部分
M
n
100 1 100 1
100990
10 10
M w 100 10 110 198020 100 1
由此可知，M n是对各组分的分子数进行平均；
而
M是对w各组分质量进行平均，大的分子在平
• SO42－>Ac－>Cl－>NO3－>ClO3－>Br－>I－>CNS－ • 这个离子序常称为感胶离子序，实际上与它的水
化能力的顺序是一致的，是由于加入的盐的离子 溶剂化时需要水，将引起离子与原来的大分子物 相互竞争水。离子水化能力越强，盐析作用越强。
• 加入非溶剂也可将大分子从溶液中沉淀出来。
第九章 大分子溶液
大分子化合物
• 分子量约为104U的化合物称为大分子化合物(高分子化 合物、高聚物)；
• 天然大分子化合物 • 纤维素、淀粉、蛋白质； • 合成大分子化合物 • 聚乙烯、聚氯乙烯、尼纶、树脂。
• 均聚物
H
H
CC
H
H
HH
C Cm HH
H
H
CC
H
H
H C
H
H
C O
C
O CH3
• 共聚物
较敏感。
例如：0.1 kg的M为100 kg/mol的大分子物，加入 0.001 kg 的 M 为 1 kg/mol 的 低 分 子 量 物 ， 给 出
M n ，Mw ，M z 。
Mn
n1M1 n2M 2 n1 n2
100 105
105
1 103
102 05 101103 50500