第九章大分子溶液

第九章大分子溶液制作者：李夢(mèng)婷201140306033第一節(jié)大分子化合物簡(jiǎn)介大分子化合物的概念大分子化合物是指那些由眾多院子或原子團(tuán)主要以共價(jià)鍵

結(jié)合而成的相對(duì)摩爾質(zhì)量在1萬(wàn)以上的化合物。天然大分子淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、核酸、各種生物大分子。合成大分子合成橡膠、樹脂、纖維。大分子化合物的結(jié)構(gòu)特性大分子化物的結(jié)構(gòu)：按來(lái)源：天然、半天然、合成按聚合反應(yīng)的機(jī)制和反應(yīng)類別：連鎖聚合（加聚）、逐步聚合（縮聚）按大分子主鏈結(jié)構(gòu)：碳鏈、雜鏈、元素有機(jī)大分子等按聚合物性能和用途：塑料、橡膠、纖維、黏合劑等按大分子形狀：線型、支鏈型、交聯(lián)型等溶液中的大分子主要為線型，其分子鏈通常呈卷曲狀態(tài)，分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：分子鏈由許多個(gè)C-鍵單鍵組成，在鍵角不變的情況下，這些單鍵時(shí)刻都圍繞其相鄰的單鍵在空間作不同程度的圓錐形轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)稱為分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。分子量測(cè)量方法Mn冰點(diǎn)降底、沸點(diǎn)升高、滲透壓、端基分析Mw光散謝MZ超離心沉降法M粘度法大分子化合物的相對(duì)摩爾質(zhì)量性質(zhì)大分子溶液溶膠粒子大小10-7~10-9m10-7~10-9m通過(guò)半透膜不能不能熱力學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定不穩(wěn)定擴(kuò)散速率慢慢丁達(dá)爾效應(yīng)弱強(qiáng)滲透壓大小粘度大小溶劑親和力大小外加電解質(zhì)不敏感敏感第二節(jié)大分子溶液大分子溶液的基本性質(zhì)先溶脹后溶解

線型大分子均勻的溶液良溶劑無(wú)限溶脹體型大分子具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兩相平衡狀態(tài)良溶劑有限溶脹只溶脹不溶解大分子的溶解規(guī)律vv+dvdxFAA是粘度系數(shù)(coefficientviscosity).此式所示的關(guān)系,稱為牛頓黏度定律大分子的黏度1.相對(duì)粘度(relativeviscosity):

r=solution/solvent2.增比粘度(specificviscosity):

sp=(solution-solvent)/solvent=r-13.比濃粘度(reducedviscosity):

c=sp/c單位：濃度-1

單位濃度時(shí)，溶質(zhì)對(duì)粘度的貢獻(xiàn)。4.特性粘度(intrinsicviscosity):以ηsp/c對(duì)c作圖，得一條直線，以lnηr/c

對(duì)c作圖得另一條直線。將兩條直線外推至濃度c

→0，得到特性粘度[η]。

K和α為與溶劑、大分子物質(zhì)和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。0.10.30.50.71.81.41.0或c/(kg·m-3)大分子溶液的滲透壓大分子溶液的滲透壓公式可用濃度的冪級(jí)數(shù)展開式表示

Π=RT(A1c+A2c2+A3c3+…)

式中A1、A2

、A3稱作維利系數(shù)。對(duì)大分子稀溶液，c3項(xiàng)后往往可以忽略不計(jì)Π/c=RT/Mn＋RTA2c按大分子電解質(zhì)分子鏈上所帶基團(tuán)的屬性陽(yáng)離子型陰離子型兩性型第三節(jié)大分子電解質(zhì)溶液大分子電解質(zhì)溶液的電學(xué)性質(zhì)大分子電解質(zhì)分類（一）大分子電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性1、導(dǎo)電性較弱2、高電荷密度3、高度水化性大分子電解質(zhì)水溶液的高度水化和高電荷密度能使大分子分子鏈在水溶液中相互排斥，易于伸展，穩(wěn)定性增加。同時(shí)對(duì)小瘋子電解質(zhì)很敏感，加入酸、堿、鹽能使大分子電解質(zhì)分子鏈電性抵消，顯示出非電解質(zhì)大分子化合物的性質(zhì)。（二）蛋白質(zhì)水溶液的電泳PH值對(duì)水溶液中蛋白質(zhì)荷電的影響若將溶液PH值調(diào)至某一數(shù)值，使大分子蛋白質(zhì)鏈上的-NH3+

和–COO-

基團(tuán)數(shù)目相等，蛋白質(zhì)處于等電狀態(tài)，此時(shí)溶液的PH值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。PH>等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)帶負(fù)電。PH<等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)帶正電。蛋白質(zhì)處于等電點(diǎn)時(shí)，、、C、及穩(wěn)定性最底。蛋白質(zhì)的電泳

區(qū)域電泳將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。

區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便、易行，樣品用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)的基本方法。大分子電解質(zhì)溶液的黏度大分子電解質(zhì)溶液的黏度特點(diǎn)是存在電黏效應(yīng)。當(dāng)大分子電解質(zhì)溶液的濃度逐漸變稀時(shí)，電解質(zhì)溶質(zhì)在水中的電離度相應(yīng)增加，大分子鏈上電荷密度增大，連段間的斥力增加，分子鏈更加舒張伸展，使得溶液黏度迅速上升，這種現(xiàn)象稱為電黏效應(yīng)。反之，隨著溶液濃度增加，電黏效應(yīng)減弱，溶液黏度下降。c果膠酸鈉ηsp/c對(duì)c的關(guān)系(a)。果膠酸鈉溶液加入一定量的NaCl(b)。ab唐南平衡與滲透壓（一）唐南平衡：

是指因大分子離子的存在而導(dǎo)致在達(dá)到滲透平衡時(shí)小分子離子在半透膜兩邊分布不均勻的現(xiàn)象。唐南平衡一般有三種情況：（1）不電離的大分子溶液（2）能電離的大分子溶液（3）外加電解質(zhì)時(shí)的大分子溶液

用半透膜把一種大分子電解質(zhì)溶液和另一種具有一個(gè)相同離子的小分子電解質(zhì)稀溶液隔開，平衡后發(fā)現(xiàn)，小分子電解質(zhì)在膜兩邊溶液中的濃度并不相同。膜內(nèi)膜內(nèi)膜外膜外平衡前平衡后膜膜在稀溶液中，有由此得出唐南平衡的條件是：組成小分子電解質(zhì)的離子在膜兩邊濃度的乘積相等。設(shè)平衡后從膜外進(jìn)入膜內(nèi)的Cl是Xmol，為了保持電中性，必然有Xmol的Na從膜外進(jìn)入膜內(nèi)。將平衡后各離子濃度代入上式后，有表明，膜外小分子電解質(zhì)進(jìn)入膜內(nèi)的數(shù)量取決于膜內(nèi)大分子電解質(zhì)和膜外小分子電解質(zhì)的初始濃度。

唐南平衡是生物體內(nèi)的常見現(xiàn)象。生物細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜，細(xì)胞內(nèi)的大分子電解質(zhì)與細(xì)胞外的體液處于平衡狀態(tài)。保證了一些有重要生理功能的金屬離子在細(xì)胞膜內(nèi)外保持一定的濃度。當(dāng)細(xì)胞膜外的小分子濃度變化時(shí)，唐南平衡能確保細(xì)胞膜內(nèi)的組成相對(duì)不變。唐南平衡最重要的功能是控制物質(zhì)的滲透壓，這對(duì)醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等研究細(xì)胞內(nèi)外的滲透平衡有重要意義。(二)大分子電解質(zhì)溶液的滲透壓當(dāng)大分子電解質(zhì)與小分子離子在膜兩邊達(dá)到Donnan平衡時(shí)，膜內(nèi)、外滲透壓

Π1=2RT(c1

+

x)

Π2=2RT(c2

-x)膜兩側(cè)的滲透壓作用方向相反，因膜內(nèi)濃度不同而引起的總滲透壓Π為

Π＝Π1-Π2=2RT(c1-c2+2x)由Donnan平衡可求得c1、c2，