基础化学第五章胶体溶液

1、第五章第五章 胶体胶体一、分散系的概念：一、分散系的概念： 一种或几种物质分散在另一种介质中一种或几种物质分散在另一种介质中所形成的体系称为分散系。所形成的体系称为分散系。被分散的物质称为被分散的物质称为分散相。分散相。容纳分散相的连续介质称为容纳分散相的连续介质称为分散剂。分散剂。例：例： 糖水溶液、蛋白质水溶液、淀粉溶液、糖水溶液、蛋白质水溶液、淀粉溶液、食盐水溶液、悬浊液、乳浊液等等。食盐水溶液、悬浊液、乳浊液等等。第一节第一节 分散系的概念和分类分散系的概念和分类二、分散系的分类二、分散系的分类 （一）分子或离子分散系一）分子或离子分散系 分散相粒子的直径小于1nm (10-9m)，以

2、分子、原子或离子状态均匀分散在分散介质中所形成的分散系，称为分子或离子分散系。CuSO4溶液溶液特点u透明u均匀、稳定u能透过滤纸和半透膜氯化钠注射液氯化钠注射液分散相粒子直径大于分散相粒子直径大于100nm (10-7m)的分散系的分散系按分散相状态的不同又分为悬浊液和乳浊液。按分散相状态的不同又分为悬浊液和乳浊液。1. 悬浊液悬浊液 固体的小颗粒固体的小颗粒分散在液体中所形成的分散在液体中所形成的粗分散系粗分散系2. 乳浊液乳浊液 液体以微小的液体以微小的小液滴分散在另一种互小液滴分散在另一种互不相溶的液体中所形成不相溶的液体中所形成的粗分散系的粗分散系油水混合物油水混合物泥水混合物泥水混

3、合物特点u不透明u不均匀、不稳定u不能透过滤纸和半透膜（三）胶体分散系（三）胶体分散系 分散相粒子的直径在1100nm(10-9m10-7m)之间的分散系，称为胶体分散系，简称胶体。常见的胶体：常见的胶体：Fe(OH)3胶体、胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质、血液、豆浆体、淀粉胶体、蛋白质、血液、豆浆、墨水、涂料。墨水、涂料。 Fe(OH)3胶体胶体豆浆豆浆特点u不透明u不均匀、不稳定u能透过滤纸,不能透过半透膜三、分散系的特点三、分散系的特点分散系的种类分散相粒子粒子直径分散系特点分子、离子分散系 溶 液单个分子或离子1nm单相、透明、均匀、稳定、能透过滤纸和

4、半透膜胶体分散系溶 胶许多分子或离子的聚集体1100nm多相、透明度不一、不均匀、较稳定、能透过滤纸，不能透过半透膜高分子溶液单个高分子单相、透明、均匀、稳定、能透过滤纸，不能透过半透膜粗分散系悬浊液固体小颗粒100nm多相、浑浊、不透明、不均匀、不稳定、不能透过滤纸和半透膜乳浊液液体小液滴三种分散系的比较 胶体胶体根据根据分散剂分散剂的状态，胶体分为：的状态，胶体分为：胶体的分类胶体的分类雾雾气溶胶气溶胶烟烟白云白云牛奶牛奶豆浆豆浆固溶胶固溶胶烟水晶烟水晶有色玻璃有色玻璃第三节第三节 溶胶溶胶 Fe(OH)3胶体制备胶体制备 取一烧杯，加入取一烧杯，加入20 mL20 mL蒸馏水，加热蒸馏水

5、，加热至沸腾，然后向至沸腾，然后向沸水沸水中滴加中滴加FeClFeCl3 3饱和溶饱和溶液液1 12 mL2 mL。继续。继续煮沸煮沸，待，待溶液呈红褐色溶液呈红褐色后，停止加热，即制得后，停止加热，即制得Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体。胶体。FeCl33H2O Fe(OH)3（胶体）（胶体）3HCl光束照射时的现象光束照射时的现象原因分析原因分析CuSOCuSO4 4溶液溶液Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体胶体泥水泥水形成一条光亮的通路形成一条光亮的通路无光亮通路产生无光亮通路产生溶液中粒子的直径很小，溶液中粒子的直径很小，散射极其微弱散射极其微弱胶体的直径较大，能使光胶体的直径较大，

6、能使光波发生散射波发生散射. .科学探究科学探究无光亮通路产生无光亮通路产生溶液中粒子的直径很大，溶液中粒子的直径很大，使光全反射使光全反射硫酸铜硫酸铜溶液溶液氢氧化铁氢氧化铁胶体胶体粒子小，全透射粒子小，全透射粒子较大，散射粒子较大，散射粒子很大，全反射粒子很大，全反射 光波环绕胶粒向各个方向散射，成为散射光或称乳光。光波环绕胶粒向各个方向散射，成为散射光或称乳光。当一束光通过暗室的溶胶时，在与光路垂直的方向上当一束光通过暗室的溶胶时，在与光路垂直的方向上可看到一条发亮的光柱，这种现象叫可看到一条发亮的光柱，这种现象叫丁达尔现象。丁达尔现象。（一）光学性质（一）光学性质-丁达尔丁达尔(Tyn

7、dall)现象现象1869年，英国物理学家年，英国物理学家丁达尔丁达尔(Tyndall)产生原因：胶粒直径小于可见光波长产生原因：胶粒直径小于可见光波长(400nm700nm)， 当可见光照射在胶粒上时产生的散射作用当可见光照射在胶粒上时产生的散射作用应用：应用： 区分胶体和溶液区分胶体和溶液树林中的晨曦树林中的晨曦（二）动力学性质（二）动力学性质-布朗运动布朗运动 布朗运动：悬浮微粒布朗运动：悬浮微粒不停地不停地做无规则运动的现象做无规则运动的现象布朗运动是使胶体微粒保持悬浮状态，处于相对均一稳定布朗运动是使胶体微粒保持悬浮状态，处于相对均一稳定状态而不容易沉降的原因之一。状态而不容易沉降的

8、原因之一。产生原因：胶体微粒受到来自水分子的各个不同方向的产生原因：胶体微粒受到来自水分子的各个不同方向的 撞击作用而形成撞击作用而形成（三）电学性质（三）电学性质-电泳现象电泳现象电泳：电泳：在外电场作用下胶体粒子在分散剂中作在外电场作用下胶体粒子在分散剂中作定向移动的现象定向移动的现象. 胶粒带电的原因胶粒带电的原因: :带电原因：带电原因：胶核常选择性的吸附组成与其相似的离子。胶核常选择性的吸附组成与其相似的离子。例：制备例：制备Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶，反应为溶胶，反应为: : FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl沸腾Fe(OH)3+HClFeOCl+3H2O部分部分

9、Fe(OH)Fe(OH)3 3与与HClHCl作用：作用： FeO+Cl-FeOClFe(OH)Fe(OH)3 3胶核就吸附与其组成相似的胶核就吸附与其组成相似的FeOFeO+ +而带而带正电荷正电荷。 胶粒的双电层结构胶粒的双电层结构 胶团结构的形成胶团结构的形成: : 1. m个个Fe(OH)3分子聚成的固体粒子分子聚成的固体粒子-胶核。胶核。 Fe(OH)3m 2.胶核吸附离子胶核吸附离子: : 选择性吸附选择性吸附nFeO+离子，带正电。离子，带正电。 3. 静电作用，吸附少量静电作用，吸附少量Cl- , (n-x) Cl- 吸附层吸附层： nFeO+ (n-x) Cl- 胶核与吸附层

10、组成胶粒，胶核与吸附层组成胶粒， nx, 胶粒带胶粒带x正电荷正电荷。 4.据呈电中性的要求，胶粒仍然要吸附据呈电中性的要求，胶粒仍然要吸附Cl-这部分这部分Cl-借助于扩散作用分布于离胶核较远处借助于扩散作用分布于离胶核较远处形成扩散层形成扩散层: : x Cl- Fe(OH)3m nFeO+ (n-x) Cl- x+ x Cl-胶核胶核 吸附层吸附层 扩散层扩散层胶粒胶粒胶团胶团胶团间液胶团间液 与胶粒带相反电荷的离子，与胶粒带相反电荷的离子，称反离子。称反离子。胶团结构示意图溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉溶胶稳定的溶胶稳定的原因原因布朗运动布朗运动胶粒带电胶粒带电：带电越多越稳定带

11、电越多越稳定溶剂化作用：溶剂化膜越厚越稳定溶剂化作用：溶剂化膜越厚越稳定（一）溶胶的稳定性（一）溶胶的稳定性（提示：从胶体介稳定的原因方面考虑提示：从胶体介稳定的原因方面考虑）溶胶溶胶聚沉法聚沉法加入少量电解质加入少量电解质加入带相反电荷的溶胶加入带相反电荷的溶胶加热加热 聚沉聚沉不可逆不可逆，再加入分散介质，亦不能再形成溶胶，再加入分散介质，亦不能再形成溶胶聚沉：聚沉：胶粒聚集成大颗粒从分散剂中沉淀析出的过程胶粒聚集成大颗粒从分散剂中沉淀析出的过程（二）溶胶的聚沉（二）溶胶的聚沉 用明矾净水就是溶胶相互聚沉的实际应用，因为天然水中的胶体悬浮粒子一般是负溶胶，明矾中的硫酸铝水解生成的Al(OH

12、)3溶胶是正溶胶，两者混合发生相互聚沉，再加上Al(OH)3絮状物的吸附作用，使污物清除，达到净化水的目的。三氯化铁止血原因血液本质上是一种液溶胶，而三氯化铁是电解质,大量电解质溶液一遇到血液这种溶胶就会使血液迅速发生聚沉,生成的沉淀会堵塞伤口从而达到止血的效果. 天然高分子：蛋白质、蚕丝、橡胶、纤维素、淀粉合成高分子:聚乙烯塑料、合成纤维、合成橡胶高分子化合物溶液高分子化合物溶液1.定义相对分子质量在相对分子质量在1 1万以上，甚至高达几百万以上，甚至高达几百万的物质。万的物质。2.分类高分子化合物溶液高分子化合物溶液: 高分子溶解在适当的溶剂中所形成的溶高分子溶解在适当的溶剂中所形成的溶液

13、。如组成人体组织、细胞以及存在于体液中的重要物液。如组成人体组织、细胞以及存在于体液中的重要物质质蛋白质、核酸、糖原等。蛋白质、核酸、糖原等。 高分子溶液的特性（一）稳定性较大 高分子化合物具有许多亲水基团，如-OH、 -COOH、-NH3等，当溶解在水中时，在其表面上牢固地吸引着许多水分子形成一层水化膜。(二）粘度大（三）盐析（三）盐析 因加入大量无机盐使蛋白质从溶液中沉淀析出的作用称为盐析。主要原因是去溶剂化作用。蛋白质的性质蛋白质的性质1. 1. 两性和等电点两性和等电点 蛋白质分子在酸性溶液中能电离成阳离蛋白质分子在酸性溶液中能电离成阳离子，在碱性溶液中能电离成阴离子，在某子，在碱性溶

14、液中能电离成阴离子，在某一一pHpH值溶液中蛋白质成两性离子，这时值溶液中蛋白质成两性离子，这时溶溶液的液的pHpH值就是该蛋白的等电点值就是该蛋白的等电点pIpI。 蛋白质在等电点时水溶性最小，在电场蛋白质在等电点时水溶性最小，在电场中既不向阳极移动，也不向阴极。中既不向阳极移动，也不向阴极。 据此可在等电点分离、提纯蛋白质据此可在等电点分离、提纯蛋白质 蛋白质分子在不同介质中的存在形式蛋白质分子在不同介质中的存在形式PNH3COOH+H+OH-PNH3COO+PNH2COO-H+OH-阳离子pHpI两性离子pHpI阴离子pHpI 2. 沉沉 淀淀 盐析法盐析法：在蛋白质溶液中加入大量盐：在

15、蛋白质溶液中加入大量盐如如 NaCl、Na2SO4、硫酸铵等、硫酸铵等，由于盐既是电解又，由于盐既是电解又 是亲水性的物质，它能破坏蛋白质的水化膜，因是亲水性的物质，它能破坏蛋白质的水化膜，因 此当加入的盐达到一定的浓度时，蛋白质就会从此当加入的盐达到一定的浓度时，蛋白质就会从 溶液中沉淀析出，盐浓度变稀时蛋白质溶解，为溶液中沉淀析出，盐浓度变稀时蛋白质溶解，为可逆沉淀。可逆沉淀。 重金属法重金属法：在蛋白质溶液中加入：在蛋白质溶液中加入Hg2+、Pb2+等能与蛋白质结合成不溶性蛋白质的重金属离子等能与蛋白质结合成不溶性蛋白质的重金属离子（盐）。重金属中毒，可用蛋白质（如牛奶、豆（盐）。重金属

16、中毒，可用蛋白质（如牛奶、豆 浆、生鸡蛋等）解毒浆、生鸡蛋等）解毒,为不可逆沉淀。为不可逆沉淀。3.蛋白质的变性蛋白质的变性蛋白质在一定条件下，共价键蛋白质在一定条件下，共价键不变，但构象发生变化而丧失生物活性的过程成为不变，但构象发生变化而丧失生物活性的过程成为蛋白质的变性蛋白质的变性 变性条件：变性条件： 物理因素：物理因素：加热、高压、振荡或搅拌、紫外线加热、高压、振荡或搅拌、紫外线化学因素：化学因素：强酸、强碱、重金属盐、生物碱试剂强酸、强碱、重金属盐、生物碱试剂变性后的特点：变性后的特点： 丧失生物活性丧失生物活性 溶解度降低溶解度降低 易被水解易被水解变性的利用：变性的利用： 消毒

17、、杀菌等；消毒、杀菌等； 排毒（重金属盐中毒的急救）排毒（重金属盐中毒的急救） 肿瘤的治疗（放疗杀死癌细胞）肿瘤的治疗（放疗杀死癌细胞）蛋白质的盐析和蛋白质的变性有何区别？蛋白质的盐析和蛋白质的变性有何区别？盐析盐析：加入轻金属盐加入轻金属盐 可逆的可逆的 物理变化物理变化 ( (仍然保持着其生理活性仍然保持着其生理活性) )变性变性：加入重金属盐加入重金属盐 不可逆的不可逆的 化学变化化学变化高分子溶液对溶胶的保护作用 高分子物质吸附在溶胶粒子表面，包围住胶粒，形成一层高高分子物质吸附在溶胶粒子表面，包围住胶粒，形成一层高分子保护膜，使其对介质的亲和力加强，阻止了胶粒之间的分子保护膜，使其对

18、介质的亲和力加强，阻止了胶粒之间的直接接触，从而增强了溶胶的稳定性。直接接触，从而增强了溶胶的稳定性。 保护作用在生理过程中很重要。保护作用在生理过程中很重要。血液碳酸钙，磷酸钙等微溶性的无机盐类，以溶胶的形式存在，含量比在水中溶解度提高了近5倍，不聚沉，但当发生某些疾病使血液中的某些蛋白质减少，是形成各种结石的原因之一。 医药上用于胃肠造影的硫酸钡合剂，阿拉伯胶对硫酸钡溶胶起保护作用。 凝胶凝胶定义：定义： 在一定条件下，使高分子溶质或胶体粒子相互在一定条件下，使高分子溶质或胶体粒子相互连接，形成空间网状结构，而溶剂小分子充满在网连接，形成空间网状结构，而溶剂小分子充满在网架的空隙中，成为失

19、去流动性的半固体状体系，称架的空隙中，成为失去流动性的半固体状体系，称为凝胶。为凝胶。 例如例如：鱼汤在低温下便会形成凝胶。液体含量：鱼汤在低温下便会形成凝胶。液体含量多的凝胶叫多的凝胶叫胶冻胶冻，如血块、果冻、鱼冻等；液体，如血块、果冻、鱼冻等；液体含量少的称为含量少的称为干凝胶干凝胶，如人的指甲、毛发、皮肤，如人的指甲、毛发、皮肤组织等。组织等。l高分子化合物绝大多数是线形或分支形大分子，高分子化合物绝大多数是线形或分支形大分子，能形成凝胶是其普遍性质。能形成凝胶是其普遍性质。l浓度越大，温度越低，越容易形成凝胶。浓度越大，温度越低，越容易形成凝胶。 凝胶的性质凝胶的性质 1.1.弹性弹性 各种凝胶在冻态时，弹性大致相同，但干燥后就各种凝胶在冻态时，弹性大致相同，但干燥后就显出很大差别。显出很大差别。u一类凝胶在烘干后体积缩小很多，但仍保持弹性，一类凝胶在烘干后体积缩小很多，但仍保持弹性，叫做叫做弹性凝胶弹性凝胶；例如例如：肌肉、皮肤、毛发、指甲等是由柔顺性大的：肌肉、皮肤、毛发、指甲等是由柔顺性大的线形大分子所形成的凝胶，属于弹性凝胶；线形大分子所形成的凝胶，属于弹性凝胶；u另一类凝胶烘干后体积缩小不多，但失去弹性，另一类凝胶烘干后体积缩小不多，但失去弹性，变脆，易磨碎，