教学指导-大分子溶液
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。
Physical Chemistry
第十章 大分子溶液
第一节 大分子的结构及平均摩尔质量
大分子溶液
一般将平均摩尔质量大于10 kgmol-1的物质
称为大分子。
天然大分子： 淀粉、蛋白质 、纤维素、核酸等。
人工合成大分子：塑料、合成橡胶、合成纤维等。
第一节 大分子的结构及平均摩尔质量
大分子溶液
多级结构
大分子溶液
即使大分子稀溶液，也不能忽略溶质分子对溶 剂分子的作用。
p实际 p计算
c Π RT Mn
Π实际 Π 计算
第三节 大分子溶液的渗透压
大分子溶液
即使大分子稀溶液，也不能忽略溶质分子对溶 剂分子的作用。
p实际 p计算
Π实际 Π 计算
c 2 Π RT ( A2c ) Mn
大分子溶液
特性黏度：与浓度无关，与大分子的结构、 分子量等有关。
[ ] KM
等有关的经验常数。
K和α是与溶剂、大分子化合物结构、温度
第五节 大分子溶液的流变性
两个经验公式
大分子溶液
lnηr [η] k 2 [η]2 c c
ηsp c
[η] k1[η] c
2
取两条直线截距的平均值作为特性黏度
大分子溶液
πpr t πhρgr t η 8lV 8lV
第十四章 胶体分散体系和大分子溶液.
第十四章胶体分散体系和大分子溶液教学目的：通过本章学习使学生了解胶体结构及性质，胶体分散体系和大分子溶液区别。
掌握有关大分子溶液的渗透及有关唐南平衡的求算重点和难点：唐南平衡是本章的重点和难点基本要求：1．了解胶体分散体系的基本特征。
2．了解胶体分散体系的动力性质、光学性质和电学性质。
3．了解胶体的稳定性和胶体的聚沉。
4．了解大分子溶液与溶胶的异同点5．掌握什么是唐南平衡，并能用唐南平衡准确求算大分子物质的相对分子质量教学内容：一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的体系系统称为“分散体系”。
被分散的物质称为“分散相”；另一种连续相的物质，即分散相存在的介质，称“分散介质”。
按照分散相被分散的程度，即分散粒子的大小，大致可分为三类：1．分子分散体系。
分散粒子的半径小于10-9m，相当于单个分子或离子的大小。
此时，分散相与分散介质形成均匀的一相，属单相体系。
例如，氯化钠或蔗糖溶于水后形成的“真溶液”。
2．胶体分有散体系。
分散粒子的半径在10-9m至10-7m范围内，比普通的单个分子大得多，是众多分子或离子的集合体。
虽然用眼睛或普通显微镜观察时，这种体系是透明的，与真溶液差不多，但实际上分散相与分散介质已不是一相，存在相界面。
这就是说，胶体分散体系是高度分散的多相体系，具有很大的比表面和很高的表面能，因此胶体粒子有自动聚结的趋势，是热力学不稳定体系，难溶于水的固体物质高度分散在水中所形成的胶体分散体系，简称“溶胶”，例如，AgI溶胶、SiO2溶胶、金溶胶、硫溶胶等。
3．粗分散体系。
分散粒子的半径约在10-7m至10-5m范围，用普通显微镜甚至用眼睛直接观察已能分辨出是多相体系。
例如，“乳状液”（如牛奶）、“悬浊液”（如泥浆）等。
§14.1 胶体和胶体的基本特性通过对胶体溶液稳定性和胶体粒子结构的研究，人们发现胶体体系至少包含了性质颇不相同的两大类：（1）由难溶物分散在分散介质中所形成的憎液溶胶(简称胶液)，其中的粒子都是由很大数目的分子（各粒子中所含分子的数目并不相同）构成。
第九章 大分子溶液
另一种具有一个相同离子的小分子电相同。 平衡前 膜内 平衡后 膜外 膜内
膜
膜
膜外
R C1
Na C1
Na C2
Cl C2
R
Na
Cl x
Na
Cl
C1 C1 x
C2 -x C2 x
NaCl ,内 NaCl ,外
•大分子电解质溶液的黏度
大分子电解质溶液的黏度特点是存在电黏效应。 当大分子电解质溶液的浓度逐渐变稀时，电解质溶质在水中的电离度相应增 加，大分子链上电荷密度增大，连段间的斥力增加，分子链更加舒张伸展， 使得溶液黏度迅速上升，这种现象称为电黏效应。反之，随着溶液浓度增加 ，电黏效应减弱，溶液黏度下降。
1.相对粘度(relative viscosity): r=solution/solvent
2.增比粘度(specific viscosity):
sp=(solution- solvent )/solvent= r-1 3.比浓粘度(reduced viscosity): c=sp/c 单位： 浓度-1 单位浓度时，溶质对粘度的贡献。 4.特性粘度(intrinsic viscosity):
粘度法
第二节 大分子溶液
•大分子溶液的基本性质 性质 粒子大小 通过半透膜 热力学系统 扩散速率 丁达尔效应 渗透压 粘度 溶剂亲和力 外加电解质 大分子溶液 10-7~10-9 m 不能 稳定 慢 弱 大 大 大 不敏感 溶胶 10-7~10-9 m 不能 不稳定 慢 强 小 小 小 敏感
•大分子的溶解规律
2c1 RT
c1≫c2 Π=2c1 RT
c1 c2 c1 c2
平均摩尔质量会偏低
平均摩尔质量比较准确 c2≫c1 Π=c1 RT 因此，在测定大分子电解质溶液的渗透压时，为了消除唐南效应的影响，应把装有 大分子电解质溶液的半透膜袋置于一定浓度的小分子电解质溶液而不是纯水中。
《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。
(完整版)第九章大分子溶液
• 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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 基本要求[TOP]
1.1 了解大分子溶液与溶胶性质的异同点
1.2 熟悉大分子的平均摩尔质量的表示方法及常用的测定方法
1.3 了解大分子的溶解特征及在溶液中的形态
1.4 熟悉大分子溶液的的渗透压及其测量方法
1.5 了解大分子溶液的光散射现象
1.6 了解大分子溶液的流变性和几种典型的流变曲线
1.7 掌握大分子溶液的粘度的几种表示方法和用粘度法测定大分子的平均摩尔质量的原理1.8 了解沉降速率法和沉降平衡法在生物大分子研究中的应用
1.9 了解大分子电解质溶液的特性，熟悉区带电泳和稳态电泳在生物学和医学方面的应用1.10 熟悉Donnan平衡，掌握准确测定大分子电解质溶液渗透压的方法
1.11 了解凝胶的分类、形成、结构及重要性质
2 重点难点[TOP]
2.1 重点
2.1.1 大分子的平均摩尔质量
2.1.2 大分子溶液的粘度
2.1.3 唐南平衡
2.2 难点
唐南平衡
3 讲授学时[TOP]
建议5～7学时
4 内容提要[TOP]第一节第二节第三节第四节
第五节第六节第七节第八节
4.1 第一节大分子的结构及平均摩尔质量
4.1.1 大分子的结构
4.1.2 大分子的平均摩尔质量
大分子的分子质量是多分散的，其摩尔质量只有统计意义，是统计平均值。
测定分子质量的方法不同，统计处理方式不同，获得的平均值也不同。
常用的平均摩尔质量有数均摩尔质量、质均摩尔质量、z均摩尔质量和粘均摩尔质量。
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；粘均摩尔质量用粘度法测定。
摩尔质量是大分子化合物的重要参数，它不仅能影响其溶液的物理化学性质，而且还会影响到某些药用大分子在体内的代谢。
4.2 第二节大分子的溶解特征及在溶液中的形态[TOP]
4.2.1 大分子的溶解特征
大分子化合物在溶剂中具有先溶胀后溶解的特性，是由于大分子化合物的结构与其巨大分子质量所决定的。
4.2.2 溶剂的选择
4.2.3 大分子在溶液中的形态
大分子链中成千上万个C-C键围绕固定键角不断内旋转可以有无数个形态，在溶液中的主要构象有无规线团、螺旋状和棒状，实际上大分子都是卷曲的，分子链的柔顺性越好，越容易卷曲形成无规线团；分子链的刚性越强，越不容易卷曲，极端情况下可能成为棒状。
4.3 第三节大分子溶液的渗透压[TOP]
4.3.1 大分子溶液的渗透压
大分子的柔顺性和溶剂化，使大分子溶液的渗透压比相同浓度的小分子溶液大。
在依数性方法中，只有渗透压法适合测定大分子的数均摩尔质量。
4.3.2 渗透压的测量方法
渗透压的实验测量方法有渗透平衡法、速率终点法和升降中点法等。
对于稀溶液，以Π／c对c作图为一直线，外推到c=0处，直线的截距为RT／M n，由此可计算出数均摩尔质量M n。
从直线的斜率RTA2可以求出维利系数A2。
4.4 第四节大分子溶液的光散射[TOP]
4.4.1 涨落现象与光散射
大分子溶液的光散射由两方面涨落产生的，一是溶剂的密度涨落，一是大分子的浓度涨落。
4.4.2 光散射法测定大分子的分子质量
通过测定溶液的光散射，可以求出大分子的分子质量。
根据光散射法测定大分子分子质量的基本公式，在不同浓度下测定R 90°，以Kc ／R 90°对c 作图得一直线，外推至c =0处，其截距为1／M ，即可求得大分子的质均摩尔质量。
4.5 第五节 大分子溶液的流变性 [TOP]
4.5.1 Newton 流体与粘度
在外力作用下物质发生形变与流动的性质称为流变性，研究物质流变性的科学称为流变学。
以生物体和人体为研究对象的称为生物流变学。
大多数纯液体，如水、汽油、乙醇以及小分子物质的稀溶液，都具有牛顿流体的特点。
对于大分子溶液，它们的流变性比较复杂，其粘度往往不符合牛顿公式，通常称为非牛顿型流体，可以用流变曲线进行研究。
4.5.2 流变曲线与流型
根据流变曲线形状的不同，流体可以分为牛顿型、塑流型、假塑流型、胀流型及触变流型等。
流变学的研究对象和应用范围十分广泛，几乎包括了所有物体。
在制剂学中很多剂型，如乳膏剂、糊剂、混悬剂、乳剂等。
在处方设计、质量评定及工艺设计中均涉及到流体的流变性，所以流变学的基本原理对很多剂型的制备、贮存、稳定以及使用都具有重要的指导意义。
4.5.3 大分子溶液的粘度与分子质量的测定
大分子溶液的粘度不仅与分子大小、形状、温度、浓度有关，而且与大分子和溶剂间的相互作用等有关。
常用的粘度表示方法有相对粘度、增比粘度、比浓粘度和特性粘度。
大分子溶液具有很高的粘度，不服从Newton 粘度公式，但符合Huggins 和Kraeme 公式，即
[][]2
sp
1k c c h h h =+ [][]2r 2ln k c c
h h h =- 在一定温度下，大分子溶液平均摩尔质量与其特性粘度[η]之间的关系为
[]KM a h =
式中M 为大分子化合物的粘均摩尔质量，K 和α为与溶剂、大分子化合物及温度有关的经验常数。
4.6 第六节 大分子溶液的超离心场沉降 [TOP]
4.6.1 沉降速率法
在超离心力场下，每个大分子质点的沉降速率与其质量相关。
利用超离心技术不仅可以测定大分子平均摩尔质量，而且可以对其分离、提纯和进行物理化学分析。
离心力场中的沉降速率处理方法与重力
场的相似，超离心技术分为沉降速率法和沉降平衡法两种
4.6.2 沉降平衡法
4.7 第七节大分子电解质溶液[TOP]
4.7.1 大分子电解质溶液概述
大分子电解质溶液具有可电离基团，在水溶液中可以电离成带电离子的大分子化合物称为大分子电解质。
大分子电解质溶液除了具有一般大分子溶液的通性外，它还具有自身的特性，主要包括高电荷密度、高度水化、电泳、电粘效应和Donnan平衡等。
4.7.2 大分子电解质溶液的电泳现象
4.7.3 大分子电解质溶液的Donnan平衡
Donnan平衡是大分子电解质溶液的另一重要特性。
如果用水和其它小分子能透过，而大分子电解质不能透过的半透膜把容器隔成两部分，一边放大分子电解质水溶液，另一边放小分子电解质稀溶液，平衡后发现，小分子电解质离子在膜两边溶液中的浓度并不相同。
这种因大分子离子的存在而导致小分子离子在半透膜两边分布不均匀的现象称为Donnan效应，或Donnan平衡。
Donnan平衡的存在会影响溶液渗透压的准确测定，因此，在测定大分子电解质溶液渗透压时，应当设法予以消除。
Donnan平衡是生物体内常见的一种生理现象。
生物的细胞膜相当于半透膜，细胞内的大分子电解质与细胞外的体液处于膜平衡状态。
这就保证了一些具有重要生理功能的金属离子在细胞内外保持一定的比例。
同时，膜平衡的条件还能使细胞在周围环境改变小分子成分时，确保内部组成相对稳定。
这对维持机体正常的生理功能是很重要的。
4.8 第八节凝胶[TOP]
4.8.1 凝胶的分类
4.8.2 凝胶的形成与结构
在一定条件下，大分子溶质或溶胶粒子相互连接，形成空间网状结构，而溶剂小分子充满在网架的空隙中，成为失去流动性的半固体状态，这种体系称为凝胶，这种凝胶化过程称为胶凝。
4.8.3凝胶的性质
凝胶是介于固体和液体之间的一种特殊状态，一方面显示有弹性、强度、屈服值和无流动性等固体的力学性质，但又具有与固体不同的物理特性。
明胶、琼脂、果胶等大分子水溶液在冷却时都可以形成凝胶。
根据分散相质点的性质以及形成凝胶结构时质点联结的结构强度，凝胶可以分为刚性凝胶和弹性凝胶两类。
凝胶具有膨胀作用、触变作用、离浆作用、扩散作用等性能，广泛用于蛋白质、酶、核酸、维生素、多糖、激素等生物物质的分离。