第4章 分子间相互作用与溶剂特性
高分子物理---第四章 分子量与分子量分布
T c0
n Kc n M
1 Kc Mn
(2) 气相渗透法(VPO)
通过间接测定溶 液的蒸气压降低 值而得到溶质分 子量的方法
溶液
T 溶剂
T Ax2 n2 x2 n1 n2
n2 n2 n1 n2 , x2 n m/ M n1 n2 n1
假设聚合物试样的总质量为m, 总物质的量为 n, 不同分子量分子的种类用 i 表示
第 i 种分子的分子量为Mi , 物质的量为ni , 质量为mi , 在整 个试样中所占的摩尔分数为xi , 质量分数为wi , 则有:
n
i
n,
m
i
m
ni xi , n
mi wi m
x
i
1,
P
P T
1 1 T , P P T
V G G 1 而 n n P n V1 T 1 T P T P 1 T 1
M Mn
2 n
2
2 M n M w 1 n Mn
多分散系数: Polydispersity coefficient Mw Mz d or d Mn Mw
单分散 Monodispersity
4.2 聚合物分子量的测定
化学方法 Chemical method 端基分析法 热力学方法 Thermodynamics method 沸点升高，冰点降低，蒸气压下降，渗透压法 光学方法 Optical method 光散射法 动力学方法 Dynamic method 粘度法，超速离心沉淀 及扩散法 其它方法 Other method 电子显微镜，凝胶渗透色谱法
溶质与溶剂的相互作用
温度影响：温度升高，溶解度增大；温度降低，溶解度减小。
压力影响：压力增大，溶解度增大；压力减小，溶解度减小。
溶剂性质影响：极性溶剂中，极性溶质溶解度较大；非极性溶剂中，非极性溶质溶解度较大。
溶质性质影响：分子间作用力强的溶质，溶解度较小；分子间作用力弱的溶质，溶解度较大。
溶解平衡
定义：溶质与溶剂达到动态平衡的状态
溶解度与温度：温度升高，溶解度增大；温度降低，溶解度减小
溶解度曲线：表示溶质在不同温度下溶解度的变化关系
溶解度：溶质在溶剂中达到饱和状态时的浓度
分子间作用力
范德华力：溶质与溶剂分子间的主要作用力
氢键：溶质与溶剂分子间可能存在的特殊作用力
离子键：溶质与溶剂分子间可能存在的强作用力
疏水作用：溶质与溶剂分子间可能存在的排斥作用力
在工业生产中的应用
制药行业：药物的溶解和提取
食品行业：食品添加剂的溶解和提取
化学工业：化学反应中的溶质与溶剂的相互作用
环保行业：废水处理中的溶质与溶剂的相互作用
溶质与溶剂的相互作用的未来研究展望
新材料的探索与应用
新型溶质与溶剂的探索：寻找具有特殊性质的溶质和溶剂，以实现更广泛的应用。
新型溶质与溶剂的应用：研究新型溶质与溶剂在生物医药、环保、能源等领域的应用。
压力的影响
添加标题
添加标题
添加标题
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压力对溶解速度的影响：增加压力，溶解速度加快
压力对溶解度的影响：增加压力，溶解度增大
压力对溶解平衡的影响：增加压力，溶解平衡向溶解方向移动
压力对溶液性质的影响：增加压力，溶液的黏度、密度等性质发生变化
溶质和溶剂的特性影响
溶质和溶剂的极性：极性相似的溶质和溶剂更容易相互溶解
溶质和溶剂的特性
溶质和溶剂的特性溶质和溶剂是化学中非常重要的概念，它们在溶液中扮演着不可或缺的角色。
本文将介绍溶质和溶剂的特性，包括它们的定义、性质、相互作用以及对溶液形成和性质的影响。
一、溶质的特性溶质是指在溶液中被溶解的物质。
当溶质与溶剂发生相互作用时，会发生各种物理或化学变化。
下面是溶质的一些主要特性：1. 粒子大小：溶质可以是一个小分子、离子或更大的分子。
这些粒子的大小直接影响着它们在溶液中的行为。
小分子溶质通常更容易被溶解，而离子则会通过与溶剂的相互作用产生离子化。
2. 极性：溶质可以是极性的或非极性的。
极性分子在水等极性溶剂中更容易溶解，因为它们之间存在着电荷间的相互吸引力。
非极性溶质通常更容易溶解在非极性溶剂中，如石油醚。
3. 溶解度：溶质的溶解度指的是在给定的溶剂中能溶解的最大量。
溶解度受溶质和溶剂之间相互作用的影响。
一些溶质的溶解度受温度、压力和溶液浓度等因素的影响。
二、溶剂的特性溶剂是指用于溶解溶质的物质。
它可以是液体，固体或气体，并且通常是无色和无味的。
以下是溶剂的一些主要特性：1. 极性：溶剂可以是极性的或非极性的。
与极性溶剂相比，非极性溶剂通常更易于溶解非极性分子。
同时，极性溶剂也可以溶解极性分子和离子。
2. 极性指数：一个溶剂的极性可以通过极性指数来衡量。
极性指数较高的溶剂通常更喜欢与极性分子发生相互作用，而极性指数较低的溶剂则更容易溶解非极性分子。
3. 沸点和沸点：溶剂的沸点和沸点也常常决定了其在实际应用中的使用性能。
低沸点溶剂在溶液制备中通常更便于去除，而高沸点溶剂在温和条件下被广泛应用于有机合成。
三、溶质和溶剂的相互作用溶质和溶剂之间的相互作用对于溶液的形成和性质起着重要作用。
根据它们之间的相互作用类型，溶质和溶剂可以进一步分为以下几类：1. 同性相互作用：当溶质和溶剂是相同的物质时，它们之间的相互作用称为同性相互作用。
例如，水可以与水形成氢键，形成水合物。
2. 极性相互作用：当极性溶质与极性溶剂发生相互作用时，它们之间的极性相互作用可以导致物质的溶解和解离。
其它课程-分离课后习题及答案_3
分离课后习题及答案【注意事项】1.因时间关系，详细复习总结的电子版没时间做了，大家抽空多看看课本，考试以课本基础知识为主，书上找不到答案的不会考。
2.这里主要总结了老师上课讲的课后题参考答案，以及部分往届复习的名词解释整合，大家参考记忆。
3.考试题型：6-7个名词解释，6-7个选择题（考察细节掌握，一个两分），填空，简答论述（接近50分）。
4.不考计算题，但依然会考公式的其他应用，复习时自己注意。
5.【P22】【P24】【P44-45】【P216-217】这几页的图和表必须会解读，【P191-192】这两页表必须背过，必考重点！考试没有画图题，但可能有读图题，常见的重点图示必须熟悉。
6.抓紧时间好好复习，今年监考比历届都要严，不要因小失大！！！7.最后，祝都过。
第一章绪论1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。
（2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。
（3）场流分类法2.分离富集的目的？答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。
这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。
②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。
③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。
因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。
3.什么是直接分离和间接分离？答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。
4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。
浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。
纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。
高分子物理_第四章
良溶剂：与聚合物存在强相互作用，能很好地将 聚合物溶解。 不良溶剂：热力学上可以溶解，但实际不易溶解 的溶剂。 非溶剂：热力学上不能溶解。 沉淀剂：能与溶液中的溶剂互溶的非溶剂。例 如，聚苯乙烯的甲苯溶液，水和庚烷都是非溶 剂，庚烷可为沉淀剂。
Hildebrand公式
非极性（或弱极性）高聚物与溶剂混合时，其混合热变化可 用Hildebrand公式表示。
(3) 对于不能气化的高聚物，可利用液体的热膨胀系数α和压缩系 数β计算δ。δ ≈ (αT /β)1/2
(4) 高聚物的溶度参数还可通过基团的摩尔引力常数计算。
∑F δ =
~ V
i
=
d ∑ Fi M0
式中∑Fi是克原子或基团的摩尔引力常数之和，d为高聚物的 密度，M0为高聚物链节分子量。
(5) 实验测定高聚物的溶度参数可以采用稀溶液粘度法或 交联网溶胀法。例如，稀溶液粘度法使用若干种溶度参数 不同的溶剂，测定高聚物特性粘度最大值所对应的溶度参 数，这就是高聚物的溶度参数。
第四章
高分子溶液
主要内容：高聚物的溶解， 高分子溶液的热力学性质，高分子亚浓溶液，高 分子浓溶液等。
4.1 高分子溶液的类型及应用
高分子以分子状态分散在溶剂中所形成的均 相混合物称为高分子溶液，主要指液态溶液而 言，与小分子溶液一样，它属于热力学稳定体 系。 与小分子溶液不同的是，高分子溶液的性质 随浓度的改变有很大的变化。
P1和P10分别表示溶剂组份在溶液中和纯溶剂中的蒸汽压，X1是溶剂的摩尔分数。
理想溶液的混合熵:
i ∆S m = − R (n1 ln X 1 + n 2 ln X 2 )
上标i表示理想溶液，R为气体常数，n为摩尔数。
理想溶液的混合自由能:
溶质与溶剂的相互作用与溶解过程
溶质与溶剂的相互作用与溶解过程相互作用指的是不同物质之间的相互作用力。
在化学中，溶质和溶剂之间的相互作用是溶解过程的基础。
溶质是指能被溶解的物质，溶剂是指用于溶解溶质的物质。
在溶解过程中，溶质和溶剂之间存在着多种相互作用方式。
本文将探讨溶质与溶剂的不同相互作用及其对溶解过程的影响。
1. 极性溶质与极性溶剂的相互作用极性溶质和极性溶剂之间的相互作用是溶解过程中最常见的情况之一。
极性溶质分子中存在着部分正负电荷的分布，而极性溶剂分子也具有类似的电荷分布。
在溶解过程中，极性溶质分子通过静电作用与极性溶剂分子相互吸引，形成氢键或离子-极化电荷作用力。
这种相互作用力有助于溶质分子在溶剂中分散并与其他溶质或溶剂分子相互作用。
2. 极性溶质与非极性溶剂的相互作用极性溶质在非极性溶剂中的溶解也是一种常见情况。
在这种情况下，极性溶质分子与非极性溶剂分子之间的相互作用较弱。
由于非极性溶剂无法与极性溶质通过静电作用相互吸引，溶质分子往往在非极性溶剂中聚集在一起形成团簇。
这种相互作用方式通常被称为疏水作用，即由于溶质分子间的相互作用力较大，使得溶质分子在非极性溶剂中聚集。
3. 非极性溶质与极性溶剂的相互作用非极性溶质在极性溶剂中的溶解是另一种常见情况。
由于非极性溶质分子不具有明显的电荷分布，与极性溶剂分子之间的相互作用力较弱。
在这种情况下，溶质分子往往通过弱的范德华力与极性溶剂分子相互作用。
范德华力是一种短程力，由溶质分子的电子云与溶剂分子的电子云引起。
这种相互作用力足以克服溶质分子之间的相互作用力，使得溶质分子在极性溶剂中分散。
4. 非极性溶质与非极性溶剂的相互作用非极性溶质和非极性溶剂之间的相互作用通常较弱。
由于它们都没有明显的电荷分布，相互间的相互作用力主要是范德华力。
在这种情况下，溶质和溶剂分子之间的相互作用力较小，溶质分子在溶剂中往往以团簇的形式存在。
总结起来，溶质与溶剂的相互作用方式主要包括极性-极性作用、极性-非极性作用、非极性-极性作用和非极性-非极性作用。
分离课后习题和答案解析
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***感谢冯晓博、马阿敏、张雪琴三位热心的好学霸肯抽出时间为大家整理资料***第一章 绪论1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。
（2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。
（3）场流分类法2.分离富集的目的？答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。
这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。
②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。
③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。
因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。
3.什么是直接分离和间接分离？答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。
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现代分离方法与技术第1章 ·绪论【精选】
实例二：己烷和水的混合实验。
将己烷和水放在一个烧杯里，它们不能自发混合 形成均匀溶液；当剧烈搅拌（做功）时，则相互 分散，短时间内形成均匀溶液，一旦放置（停止 搅拌）则形成互不相溶的两相。在这个实例中， 我们看到混合过程不能自发进行，而（做功使之 混合后的）分离过程可以自发完成。
现代分离技术
Modern technology for separation
内容简介
第一章 绪 论 第二章 分离过程的热力学 第三章 分离过程的动力学 第四章 分子间相互作用与溶剂特性 第五章 萃取分离法 第六章 色谱分离原理
内容简介
第七章 制备色谱技术 第八章 膜分离 第九章 电化学分离法 第十章 其他分离技术 第十一章 分析鉴定方法与分离分
杂志
化学工程； 化工学报； 膜科学与技术； 高分子材料科学与工程；
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第一章 绪 论
§1.1 分离科学及其研究内容 §1.2 分离科学的重要性 §1.3 分离过程的本质 §1.4 分离方法的分类 §1.5 分离富集在分析化学中的应用 §1.6 分离富集方法 §1.7 分离方法的评价 §1.8 直接分离和间接分离 §1.9 分离富集技术的发展趋势
（1）平衡分离过程 利用外加能量或分离剂使混合物体系形成两相界面，
通过两相界面的平衡关系使均相混合物得以分离。如液 -液萃取（达到平衡时的分配系数不同）；结晶（固-液 平衡）；蒸馏（液-气平衡） （2）速度差分离过程 利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯 度、温度梯度、浓度梯度、电位梯度等）。如高速或超 速离心强化离心力场，使用过滤材料强化不同物质移动 的速度差。电泳强化离子移动速度差等。一般用于非均 相混合物的分离。 （3）反应分离过程
第四单元分子间作用力分子晶体
学习难点
1、理解氢键的形成； 2、范德华力的特点。
教学过程
日常生活中我们常见到许多由分子 聚集成的物质，它们常以液态或固 态形式存在，如汽油、水、冰、干 冰等。气体分子能够凝聚成相应的 固体或液体，表明分子之间存在分 子间作用力，大量的分子可通过分 子间作用力结合形成分子晶体。
一、分子间作用力 (范德瓦耳斯力)
（300—500pm）
(4) 范德华力一般没有饱和性和方向性 (5)大小：比化学键弱得多。
卤化氢分子的范德华力和化学键的比较P53表3-8 分子 范德华力（kJ· -1） mol 键能（kJ· -1） mol
HCl HBr
HI
21.14 23.11
26.00
432 366
298
几种类型的范德华力—P54拓展视野
概念
作用力强 弱 影响的性 质
较
强
与化学键相比 弱的多 主要影响物理性 质（如熔沸点）
主要影响 化学性质
为什么冰会浮 在水面上呢？
（二）氢键
一 些 氢 化 物 的 沸 点
水分子中的O—H键是一种极性很强的共价键，氧原子与氢原 子共用的电子对（电子云）强烈的偏向氧原子，于是H原子变 成了一个几乎没有电子云的、半径极小的带正电的核(裸露的 质子) ，这样，一个水分子中相对显正电性的氢原子，就能 与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并 产生相互作用，这种相互作用叫做氢键，记作X—H…Y
范德华力，则溶质在该溶剂中的溶解度较大
即：影响物质溶解性大小的因素
溶质、溶剂分子的极性。 “相似相溶规律”：极性分子组成的溶 质，易溶于极性分子组成的溶剂；非 极性分子组成的溶质，易溶于非极性 分子组成的溶剂。
4、化学键与分子间作用力的比较 化学键 分子间作用力
第四章第六节重质油胶体化学结构
2.3 氢键作用对渣油胶体结构形成的贡献
氢键作用发生在与电负性较强的原子(如O、N及S等) 相连的氢和另外一个电负性较强的原于或富电子中 心之间，是大多数天然物质中的一类重要缔合力。
大部分氢键的键能在13—42kJ／mol之间(约为Л键的 1／10)。
形成渣油胶体分散相的各组分相互作用力与原油 中各组分相互作用力有很大差异，沥青质-富含杂 原子的稠环芳烃-只是部分可溶，且在稠芳环间通 过 - 键形成晶体；
天然沥青质的晶体含量不超过4-5%，而裂化渣油 中沥青质晶体含量可达20%；
溶剂化后，大部分胶体分散粒子直径约为3nm，胶 体粒子与胶质体积之比在2.5-3.5,这样，溶剂化 层量大于胶质的平均含量；胶体分散体系的亚稳 态稳定性降低，会引起大部分粒子的聚沉，最终 导致胶体分散相的聚沉。
A——溶剂的体积分数； B——溶质的体积分数。
这就是说，A、B两种物质的溶解度参数相等时，两者形 成理想溶液。一般情况下，要求：
δA-δB <1.7~2.0 （cal/cm3)1/2 若δA和δB相差太大，如超过2.0时.则会导致两者的互溶
许多学者都对沥青质的结构进行研究，其中 T.F.Yen所提出的“沥青质介晶结构”的观 点 为 大 多 数 人 所 接 受 。 XRD 2=26 存在 002峰,认为沥青质缔合体系有三个层次
1.1 沥青质的分子量
沥青质的 平均分子量随测定方法的不同， 条 件不同，测定值也不同。
（1） 谱法测分子量 ~1000
渣油中的分散相和分散介质都是复杂的混合物， 两相间各组分相互交叠。胶体分散体系的稳定 性是与体系中分散相和分散介质的相对含量及 二者的结构性质（例如芳香度、粘度、相对分 子量等）有密切关系。
[自然科学]第4章_酸碱理论和溶剂化效应-jili
![[自然科学]第4章_酸碱理论和溶剂化效应-jili](https://img.taocdn.com/s3/m/8399debb51e79b8969022614.png)
四、超强酸
（一）涵义和性质
HO为Hammett酸度函数
超强酸：酸度比100%硫酸（Ho= -11.93）更强的酸。 分类：①液体超强酸：质子酸（eg HSO3F）和路易斯酸 （eg. SbF5,AsF5）的混和物。 ②固体超强酸：SbF5—SiO2—Al2O3， SbF5—TiO2—SiO2 etc. (Ho = -13.75 ~ -14.52)
R L S [R+L-] [R+ L- ]s Rs+ + Ls-
(A)
(B)
(C)
（三）溶剂极性对某些反应速度的影响
a. 若反应的过渡态比起始物分子具有较大电荷 分离程度，则溶剂极性的增加使反应速度加快；
b. 若过渡态比起始物分子电荷分离程度减少的 反应则溶剂极性↗，反应速率↘。
若过渡态极性比反应物大，则极性溶剂对过渡态的稳 定作用大于对反应物的稳定化作用。因而增加溶剂极 性，反应速率加快。
而许多反应会因酸浓度的少量增加，引起反应速 度的显著增加。故必须找到另一种酸性标度。在 这种情况下，最有用的是哈米特酸度函数 （Hammett acidity function） Hammett 采用一系列的弱减指示剂来测定强酸 介质的酸度，并引入酸度函数 H0 的概念代替 pH 来表示其强度。 酸度函数 Ho 对于任何一个体系都有一个定值， 实际反映酸将质子转移到弱碱指示剂或底物上的 能力。 Ho的负值越大，酸性越强。
1 ．有些物质既是酸也是碱。例如：丙酮在含 有甲醇钠的二甲亚砜中是一个酸：
O CH3 C CH3 + CH3O O CH3 C CH2 + CH3OH
但在浓硫酸中，是一个碱：
O CH3 C CH3 + H2SO4 OH CH3 C CH3
分子间的相互作用
b.高频电场下的极化作用 高频电场下的极化作用 • 当施加的电场缓慢变化时，永久偶极矩有时 间进行重新取向，整个分子转到新的方向； 当电场处于高频时，分子的方向无法跟上电 场方向的变化；同样分子的弯曲变化也无法 跟上电场方向的变化。 • 在高频变化的电场下，取向偶极矩和扭曲偶 极矩都不再对分子的极化起作用。此时只有 电子的速度可以与电场同步变化，对于分子 极化率有贡献的极化率被称为电子极化率。
• 总吸引力 若分子间无氢键，则转动的分子所具有的 总吸引力的能量为三种范德瓦尔斯力之和。 分子间的吸引能量一般近似表示为 V=-C6/r6，C6是与分子本身有关的系数。 若有三分子相互作用，色散能近似由 Axilrod-Teller公式表达： V=-C6/r6AB-C6/r6BC-C6/r6CA+C’/(rABrBCrCA)3 C’=a(3cosθAcosθBcosθC+1),a近似等于3/4α’ C6, θ为三分子组成的三角形的内角。
• 计算方法：μx=Σqjxj • 这里qj是原子J的局部电荷，xj是原子J的x轴 坐标，对分子中所有原子进行求和。同理可 求出y轴z轴的电偶极矩，进行叠加。 b.极化作用 极化作用 • 样品的电偶极矩密度称为极化量，用P表示， 等于分子的平均电偶极矩<μ>乘以数量的密 度Ν。 • 无电场时各向同性的流体极化量为0，因为 分子随机取向，<μ>为0，施加电场后有 <μz>= μ 2E/3kT
排斥力和总作用力
• 当分子被挤压在一起时，核和电子的排斥 力与增加的电子动能开始取代吸引力占据 主导。 • 许多情况下可以使用简单的硬球模型： r ≤ d, V= ∞ ; r ＞d, V=0. • 另一种常用模型为Mie 势场： V= Cn / rn-Cm / rm ，n>m, 第一项代表斥力， 第二项代表吸引力。
分离课后习题及解答
【注意事项】1.因时间关系，详细复习总结的电子版没时间做了，大家抽空多看看课本，考试以课本基础知识为主，书上找不到答案的不会考。
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5.【P22】【P24】【P44-45】【P216-217】这几页的图和表必须会解读，【P191-192】这两页表必须背过，必考重点！考试没有画图题，但可能有读图题，常见的重点图示必须熟悉。
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（2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。
（3）场流分类法2.分离富集的目的？答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。
这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。
②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。
③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。
因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。
3.什么是直接分离和间接分离？答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。
4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。
第4章 线性粘性和非线性粘性
溶剂：[ ] KM
0 .5
; 非 溶剂：[ ] KM
0 .5
3
特性粘数与支化度之间关系
• 特性粘数与分子大小直接相关，故同分子量的支 化聚合物比线性聚合物分子小，其特性粘数也小。 • 支化度
g s b
2
s L
2
<s2>分子尺度的表征。
)
3/2
[ ] b [ ] L
[ ] lim c
lim
sp
c
• 如果高聚物分子的分子量愈大， 则它与溶剂间的接触表面也愈大， 摩擦就大，表现出的特性粘度也 大。
• Mark-Houwink方程
[ ] KM
0 .5 1
M 为粘均分子量；K为比例常数; K 和α 取决于聚合物，溶剂的种类 和温度大小。
o
• Doolittle（杜利特尔） 方程： A exp( B /
f)
B 为常数， f 为自由体积分数。 f f g f (T T g )
• WLF方程：
lg
(T ) (T s ) (T ) (T g )
lg
(T ) (T s )
c1 (T T s ) c 2 T Ts
• Weissenberg校正剪 切速率K(SR)
K (S R ) D ( 3 4 1 d ln D 4 d ln S R )
测定不同△P的流量Q，就会 得到不同的SR与D。把lgSR对 lgD做图，切线斜率就是 dlnSR/dlnD, 然后求出真实剪 切速率K(SR)。
特性粘数的分子理论
s n s / 6
2
( 3 . 48 )
分子间相互作用
高 分 子 间 相 互作 用 与 小 分 子 之 间 的 相 互作 用 有 明 显 的 差 别 ， 突 出 表 现 在 高 分 子 间 的相 互 作 用非 常 强 ， 导 致 高 分 子 物 质 在 凝 聚态 结 构 和诸 多性 能 上 明 显 地 有 别 于 小 分 子 物 质 。 因 此 在 高 分 子 物理课 程 的 教 学 中 ，介 绍 好 高 分 子 间 的相 互 作 用 对 理 解 高 聚 物 的结 构 及 结 构 与性 能 之 间 的关 系 都 极为 重要 。分子间相互作用体现在分子 间相互作用力。
氢键：是强极性的X-H的上的氢原子与另一个键上 电负性很大的原子Y上的弧对电子相互吸引而形成 的一种键。它比化学键小得多，却比范德华力大， 是分子间作用中最重要的一种，对于高分子的性 质起很大的作用。
在高聚物中，分子间作用力起着特殊的重要 作用，可以说，离开了分子间的相互作用来解释 高分子的凝聚状态、堆积方式以及各种物理性质 是没有意义的。
极性
极性：极性指一根共价键或一个共价分子中 电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均 匀，则称改键或分子为极性；如果均匀，则 称为非极性，物质的一些物理性质（如溶解 性，熔沸点等）与分子的极性相关。可以用 偶极矩表示极性大小，键偶极矩越大，表示 键的极性越大；分子的偶极矩越大，表示分 子的极性越大。因此，极性大小变化可以显 示偶极矩的变化。
也增加，分子链柔性变差。例如：聚丙烯 腈分子链的柔性比聚氯乙烯差，聚氯乙烯分 子链的柔性又较聚丙烯差。
极性取代基的比例越大，即沿分子链排布距 离小或数量多，则分子链内旋转困难，柔性 越差。例如：聚氯丁二烯的柔性大于聚氯乙 烯，聚氯乙烯的柔性又大于聚1,2-二氯乙烯。
分子链中极性取代基的分布对柔性也有影响， 如：聚偏二氯乙烯的柔性大于聚氯乙烯，这 是由于前者取代基对称排列，左旁式、右旁 式具有相同的位能，内旋转较易所致。
现代分离方法与技术期末复习资料
一、名词解释： 分离：利用混合物中各组分在物理或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。
富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。
浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。
纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程分离科学：研究从混合物中分离、纯化或富集某些组分以获得相对纯物质的过程的规律、仪器制造技术及其应用的一门学科。
回收率：0100Q R Q ⨯实际回收量回收率＝％欲回收总量富集倍数：富集倍数＝待分离组分的回收率/基体回收率分离因子S ：两种物质被分离的程度。
回收率R 相差越大，分离效果越好。
设A 为目标组分，B 为共存组分，则A 对B 的分离因子S A,B 为,0,0,//A A B A B B A BR Q Q S R Q Q == 氢键：氢原子在分子中与电负性较大的原子X 形成共价键时，还可以吸引另一个电负性较大、且含有孤对电子的原子Y ，形成较弱化学结合。
分配平衡常数：在一定温度下，当某一溶质在互不相容的两种溶剂中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓度之比分配比（D ）：某种物质在两相之间各形态总浓度的比值[][]A i org org i A aq i aqiA C D C A ==∑∑ 相比：有机相和水相两相体积之比直接溶剂萃取：可溶于水的有机分子（如羧酸、醇类、糖）因具有明显疏水性，可以直接从水相萃取到有机相。
间接溶剂萃取：无机离子通过与萃取剂形成疏水化合物后，再被有机相萃取。
协同萃取效应：混合萃取剂同时萃取某一物质时，其分配比显着大于相同浓度下各单一萃取剂分配比之和。
相对保留值：组分2与组分1调整保留值之比：r 21 = t′R2 / t′R1= V′R2 / V′R1分配系数：在某温度T 时，组分在两相间达到分配平衡时的浓度之比。
即s mc K c = 保留时间（t R ）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；死时间（t M ）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；高效毛细管电泳色谱：是指离子或带电粒子以毛细管为分离室，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。
2.4.1第四节《分子间作用力》
为什么冰会浮 在水面上呢？ 在水面上呢？
水
O H H O H O H H H H O H H O H
冰
ρ冰 < ρ水
在什么样的条件下才能形成氢键？ 在什么样的条件下才能形成氢键？ 思考： 思考：
沸点/℃ 沸点 ℃
100 75 50 25 0 -25 -50 -75 -100 -125 -150 CH4 × NH3 H2S HCl PH3 SiH4 × H2Se AsH3 HBr HF H2Te SbH3 H2O
第四节 分子间的作用力与物 质的性质
【探究一】 探究一】 冰雪融化， 冰雪融化，是物理变化还 是化学变化？ 是化学变化？有没有破坏其中 的化学键？ 有没有能量的变化？ 的化学键？ 有没有能量的变化？ 为什么？ 为什么？
我们知道： 我们知道：分子内部原子间存 在强的相互作用——化学键，形成 化学键， 在强的相互作用 化学键 或破坏化学键都伴随着能量变化。 或破坏化学键都伴随着能量变化。 如水在通电情况下分解为氢气 和氧气，水分子中H-O键被破坏， 键被破坏， 和氧气，水分子中 键被破坏 生成H-H、O-O键。 生成 、 键 2H2O==2H2 + O2
二.氢键
• 氢键：静电作用力和一定程度的轨道重叠作用 氢键： • 氢键的表示方法 氢键的表示方法:X—H…Y
【交流研讨】 1.氢键有无方向性和饱和性？ 氢键有无方向性和饱和性？ 氢键有无方向性和饱和性 2.在什么样的条件下才容易形 在什么样的条件下才容易形 成氢键？ 成氢键？
• 氢键的方向性和饱和性
【探究三】 探究三】 范德华力如何影响物质的 物理性质？ 物理性质？
相 对 分 子 质 量 的 关 系
卤 素 单 质 熔 沸 点 与
现代分离技术-课程标准
目录第一部分课程概述 (1)一、课程性质和作用 (1)二、课程的基本理念 (1)三、课程设计思路和依据 (2)第二部分课程目标 (4)一、知识性目标 (4)二、技能性目标 (4)三、情感性目标 (4)第三部分内容标准 (5)第四部分课程实施建议 (7)一、教学条件 (7)二、师资要求 (8)三、教学方法建议 (8)四、教材选用与编写建议 (8)五、课程资源的开发与利用建议 (9)六、评价建议及标准 (10)第五部分附录 (11)《现代分离技术》课程标准第一部分课程概述一、课程性质和作用《现代分离技术》（Modern Isolation Technology）是精细化学品生产专业一门专业必修课程，总学时一般为32学时。
通过本课程学习，要求学生掌握现代分离技术的基本理论和常见现代分离手段和方法，培养学生具有初步分析解决化学专业问题能力。
要突出理论知识的应用和实践能力的培养。
为今后学习和工作以及科研打下比较牢固的基础。
学习该课程需要具备一定的物理、化学等知识如化工原理、物理化学、有机化学、仪器分析等课程做基础。
课程学习理论部分为基础，以五种具体的分离方法为载体,通过对萃取、精馏、色谱技术、膜分离、电化学分离等五种方法的具体讲解，可以使学生了解当今最先进的精细化学品的分离方法，掌握其理论，从而丰富其专业知识，有效地提高学生的专业素质。
通过本门课程的学习，使学生具备高素质劳动者和中高级专门人才所必需的基本知识和基本技能，初步形成解决实际问题的能力，为学习专业知识和职业技能打下基础，并注重渗透思想教育，逐步培养学生的辨证思维和创新能力，加强学生的职业道德观念。
二、课程的基本理念课程设计的综合理念是：以岗位职业分析为基础，以处理对象（项目）为载体，以处理方法和工艺为主线，以行动为导向，以学生为主体，教学过程体现“学做结合”。
本课程以培养分析检验岗位高技能人才为目标，按照职业岗位要求，设计学习任务（项目），按照职业性、实践性和开放性要求组织教学，体现教、学、做相结合，理论与实践一体化。
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现代分离方法与技术
4.1.3 氢键相互作用
3. 氢键的强弱
与X和Y原子的电负性有关
X、Y原子的电负性越大，形成的氢键越强 与X和Y原子的原子半径有关 X、Y原子的原子半径越小，越易接近氢核，形成的 氢键越强。
例如：F原子的电负性最大，原子半径较小，
所以： －F－H……F 中的氢键最强。
现代分离方法与技术
4.1.4 电荷转移相互作用
1.Lewis酸碱
Lewis酸—具有较强电子接受能力的化合物 Lewis碱—具有较强电子给予能力的化合物
2.电荷转移络合物
电子给予体与电子接受体之间形成的络合物
3.电荷转移络合物形成的条件 电子给予体分子中要有一个能量较高的已占分子轨道， 因而具有相对较低的电离势；电子接受体分子中要有 能量足够低的空轨道，因而具有相对高的电子亲和能。
3. 色散力
色散相互作用原理：假定两个分子i和j处于不停的、
随机的运动状态，这些分子中的外层电子也在不停地 运动。
当此两分子恰好处于相邻位置时，由于分子i上 的电子随机运动可能在某一瞬间t，电子在核周围的 位置不对称，使分子中产生瞬时偶极距。
i分子中的瞬时偶极距又在相邻分子j中诱导出一
个相应的偶极。于是，分子i和j都具有了瞬时的偶极 距，它们因静电作用而相互吸引。
现代分离方法与技术
4.电荷转移反应 D + A (D…..A D+…..A－) (a) 未发生电荷转移作用； (b)表示电荷从D转移至A形成近于离子键状态的 (b) (a)表示D和A由一般分子间力连接， D和A之间
络合物。
现代分离方法与技术
5.芳香烃、烯烃上取代基的影响 取代基的性质对芳香烃和烯烃的电子接受或给予能力 的影响很大。
一些溶解现象的定性解释
A B
水
HAA
小
HBB
HAB
HAB
＋
互溶性
难溶
己烷
大（氢键） 小
己烷
己烷
戊烷
丙酮
小
小
小
小
小
0
可溶
易溶
大（氢键） －
现代分离方法与技术
2.诱导偶极相互作用
诱导偶极—非极性分子没有固有偶极矩，但当受到电场
作用时，分子中的电荷常常发生分离，被诱导产生偶极。
诱导偶极距 —与外加电场强度E成正比。
＝E
为被诱导分子的极化率。
现代分离方法与技术
•诱导能
一个非极性（或弱极性）分子i处于邻近极性分子j的电 场中时，所产生的平均诱导能为：
混合物A,B
否 分析分子结构是否有差别 是 与分离有关的性质上的差异 选择分离方法、材料和条件 调整体系中A, B 1.分子间相互作用 2.化学作用 3.外场作用 使A, B不同
现代分离方法与技术
4.1 分子间相互作用
物理相互作用和化学相互作用的区别
物理相互作用
新物质的生成 无
化学相互作用
体系总能量 UT： UT=Ua+Ub+U(r) 分子间相互作用势能U(r)： U(r)=UT-(Ua+Ub)= UT-U() 这种相互作用势能也称作“双体相互作用势能函数”
Lennard-Jones方程：
U (r )
A B 12 6 r r
式A和B为常数，通常实验测得r值。
现代分离方法与技术
分子间相互作用势能U(r)在数值上等于将两个分子从无限 远处推进至相距r处时所需作的功。
U ( r ) F( r )dr
相距r处两分子相互作用力F(r)为：
r
U ( r ) F( r ) r
习惯上规定排斥力为正值，吸引力为负值
现代分离方法与技术
4.1.1 分子间静电相互作用
假设两个分子（离子）所带电量分别为qi和qj,和所 有带电粒子之间的静电相互作用一样，这两个分子间的 静电力（F）遵循库仑定律：
极性化合物的分子间也存在色散相互作用。 许多分离方法中，色散力起重要作用。 色散力也是许多溶剂极性不同的主要原因。
现代分离方法与技术
分子间范德华力大小
在上述三种范德华力中，色散力通常是主要的。 例如：在40C液态2-丁酮的内聚能计算值由8％的 定向作用能、14％的诱导作用能和78％的色散 作用能组成。
F
qi q j 4 0 r
2
对于荷电分子而言，qi和qj是单位电荷e的积分，则 两个分子间的静电作用势能Uij为：
U ij
zi z j e 2 4 0 r
现代分离方法与技术
4.1.2 分子间范德华力
范德华力主要包括： 永久偶极相互作用力； 诱导偶极相互作用力； 色散力。
不同类型分子间三种相互作用的大小不同。
有
相互作用能
弱
强
（015kJ/mol） （200400kJ/mol） 方向性与饱和性 无 有
现代分离方法与技术
分子间相互作用是介于物理与化学相互作用之间的作用 氢键—键强度较弱（8～40 kJ/mol），有饱和性和方向性。 电荷转移—键能较弱（5～40 kJ/mol），化合物不稳定。 络合（配位）作用—强电荷转移相互作用，可分离得到晶体。 分子间相互作用的表征—势能或分子间力。 体系能量 当两个分子a和b相距无限远时，它们之间的相互作用可忽略 不计。这时由分子a和b组成的体系的总能量等于它们各自的能量 之和。 即：
吸电子基团使不饱和烃成为电子接受体 常见吸电子基团： －N(CH3)3+ ，－NO2，－CF3，=O，－COOH， －CHO，－CN， －X，－COR，－SO3H，
电子接受体化合物：1,3,5-三硝基苯，四氰基乙烯
现代分离方法与技术
推电子基团使不饱和烃成为电子给予体 常见推电子基团： －CH3，－NH2，－OH，－NHCOCH3， －C6H5， －OCH3 电子给予体化合物： 1,3,5-三甲基苯，苯胺
偶极
这种现象称为 分子的极化
现代分离方法与技术 分子间的相互作用也 可产生极化
（3）瞬时偶极 分子自身振动所 致，分子越大越容易
变形，瞬时偶极越大。
现代分离方法与技术
1.永久偶极相互作用
永久偶极—分子中电荷分布不均匀的现象永久存在相互作 用势能。
具有永久偶极矩i和j的分子i和j，其相互作用势能为：
现代分离方法与技术
第4章
分子间相互作用与溶剂选择
现代分离方法与技术 4.1 分子间相互作用 4.1.2 静电相互作用 4.1.3 分子间范德华力 4.1.4 氢键相互作用 4.1.5 电荷转移相互作用 4.2 物质的溶解与溶剂极性 4.3 疏水相互作用
现代分离方法与技术
分离的基本思路:
分子间相互作用是联系物质结构与性质的桥梁
Ii，Ij分别为分子i和j的第一电离势，i，j分别为i和j的 极化率。 各种分子之间的电离能相差不大（880～1100 kJ/mol）， 色散力主要取决于极化率，即化学键的性质。
现代分离方法与技术
色散力—色散力无处不在
色散相互作用普遍存在于各类化合物中。
非极性分子间相互作用力主要是色散力，如常温常 压下，己烷为液态、碘为固态。 许多有机物中，色散作用构成总吸引能的主要部分。
(U ij )CD
2 2 2 i j 3kT ( 4 0 )2 6
(ij)CD表示随机取向的偶极相互作用的平均作用能。 例如：对季铵盐分子而言， i＝j＝33.3510-30 cm (10dB),当r=1nm,T=300K时，平均作用能为9.7 kJ/mol,而 最大偶极相互作用能（偶极方向反平行）为50 kJ/mol。
现代分离方法与技术
分子的极性与键的极性
分子的极性 1、极性分子 2、非极性分子 键的极性 1、极性共价键 2、非极性共价键
分类者不一定统一（与电负性和分子空间 构型有关 ） 电偶极矩 电负性差
现代分离方法与技术 正负电荷中心不重合便产生偶极 （1）永久偶极 极性分子的正负电荷重心不重合所产生的固有偶极。 （2）诱导偶极 外电场的作用使 分子变形产生的
现代分离方法与技术 6.软硬酸碱理论
软硬酸碱理论是判断电子给予体和电子接受体之 间电荷转移程度的定性标准。 软是指路易斯酸碱间的电荷转移不很明显，形成 以共价键为主的化学键；硬则指电荷转移很显著， 形成以离子键为主的化学键。 通常硬酸易与硬碱结合，软酸易与软碱结合。
现代分离方法与技术
7.电荷转移络合物在分离中的应用 不饱和烃（烯烃、炔烃）的分离
亚铜盐、银盐、铂盐可以与烯烃和炔烃形成稳定
的电荷转移络合物，被用于烯烃和炔烃的分离或 回收。
CuCl2已用于乙炔、乙烯、丁二烯、苯乙烯的工业 分离。
现代分离方法与技术
9.电荷转移络合物的离解压
电荷转移反应
亚铜盐与乙烯电荷转移络合物的形成涉及气体-固体平衡 C2H4(g)+ CuCl（s） CuClC2H4 （s）
( ij )CD
1 (4 0 )2
2 2 ( i j j i ) 6
例如：四氯化碳、环己烷、甲苯、正庚烷等的固有偶极矩 很小，但它们被诱导的极化率（值）较高（分别为 105,109,123,136 cm3），因而在极性溶剂中均有较高的 极化能。
现代分离方法与技术
U () U a U b
现代分离方法与技术
双体（双分子）相互作用势能函数
当对体系做功使两个分 子相互接近到某一距离 r时，由该双分子组成 的体系的总能量UT中， 增加了分子间相互作用 势能U(r)。 U(r)与分子a和b的结构及 两分子对称中心间距离 r有关。