胶体分散体系以及大分子溶液.ppt

* 大分子电解质的膜平衡 在大分子电解质中通常含有少量电解质杂质，即使杂质含量很低，但按离子数目计还是很可观的。 在半透膜两边，一边放大分子电解质，一边放纯水。大分子离子不能透过半透膜，而离解出的小离子和杂质电解质离子可以。 由于膜两边要保持电中性，使得达到渗透平衡时小离子在两边的浓度不等，这种平衡称为膜平衡或唐南平衡。 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。 * 膜平衡的三种情况 由于大分子物质的浓度不能配得很高，否则易发生凝聚，如等电点时的蛋白质，所以产生的渗透压很小，用这种方法测定大分子的摩尔质量误差太大。 （1）不电离的大分子溶液 其中 是大分子溶液的浓度。 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。渗透压可以用不带电粒子的范霍夫公式计算，即： * 膜平衡的三种情况 （2）能电离的大分子溶液 蛋白质分子Pz+ 不能透过半透膜，而Na+可以，但为了保持溶液的电中性，Na+也必须留在Pz-同一侧 。 由于大分子中z的数值不确定，就是测定了 也无法正确地计算大分子的摩尔质量。 以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生如下离解： 这种Na+在膜两边浓度不等的状态就是唐南平衡。因为渗透压只与粒子的数量有关，所以： * 在蛋白质钠盐的另一侧加入浓度为 的小分子电解质，如上图。 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： 膜平衡的三种情况 （3）外加电解质时的大分子溶液 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。 所以： * 膜平衡的三种情况 * 膜平衡的三种情况 即 由于渗透压是因为膜两边的粒子数不同而引起的， 所以： 设活度系数均为1，得： 即 解得 * （A）当加入电解质太少， ，与(2)的情况类似： 膜平衡的三种情况 将 代入 计算式得： （B）当加入的电解质足够多， ，则与(1)的情况类似 ： 这就是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。 * * * * * * * * * * 溶胶的稳定性 1.动力学稳定原因：溶胶粒子较小，布朗运动激烈， 因此在重力场中不易沉降，即具有动力学稳定性。 2.聚结稳定性：由于胶团双电层结构的存在，胶粒 都带有相同的电荷，相互排斥，故不易聚沉。这是 溶胶稳定存在的最重要原因。 3.水化膜：在胶团的双电层中反离子都是水化的， 因此在胶粒外有一层水化膜，它阻止了胶粒的相互 碰撞而导致胶粒结合变大。 溶胶稳定的原因： * 溶胶稳定理论 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所示： 当粒子相距较大时，主要为吸力，总势能为负值；当靠近到一定距离，双电层重叠，排斥力起主要作用， 势能升高。要使粒子聚结必须克服这个势垒。 DLVO理论 * 溶胶的稳定性 * 影响溶胶稳定性的因素 2. 浓度的影响。 浓度增加，粒子碰撞机会增多。 3. 温度的影响。 温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。 4. 胶体体系的相互作用。 带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。 1. 外加电解质的影响。 这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使 电 位下降，促使胶粒聚结。 * 聚沉值与聚沉能力 聚沉值 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。从已知的表值 可见，对同一溶胶，外加电解质的离子 价数越低，其聚沉值越大。 聚沉能力 是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解 质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小 的电解质，其聚沉能力越强。 * Schulze-Hardy规则 聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。 聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比，这就是 Schulze-Hardy规则。 例如，对于给定的溶胶，异电性离子分别为一、 二、三价，则聚沉值的比例为： 100 ? 1.6 ? 0.14 即为： * （1） 与胶粒带相反电荷的离子的价数影响最大， 价数越高