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物理化学
1.15.8.4 四、盐析作用和胶凝作用(Salting-out Action and Gelatination)
四、盐析作用和胶凝作用(Salting-out Action and Gelatination)

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.盐析作用

溶胶对电解质十分敏感,少量电解质的加入就可能使溶胶聚沉。而对高分子溶液来说,加入少量的电解质,其稳定性不会受到影响,以至在等电点也不会聚沉。只有加入大量电解质时,才能发生聚沉。这种在电解质作用下,使高分子从溶液中聚沉的现象叫做盐析作用。盐析作用的发生是因为离子在水溶液中要发生水化作用,当大量电解质加入到高分子溶液中时,则由于大量粒子发生水化,致使溶液中的自由水分子减少,原来高度水化的高分子化合物发生去水化作用,所以它们在水中的溶解度减小,以至发生聚沉作用,出现盐析现象。由此可见,发生盐析作用的主要原因是去水化作用。

一般电解质离子的盐析能力按以下顺序发生变化。负离子盐析能力的顺序为:

正离子盐析能力顺序为:

这个顺序称为盐析作用的感胶离子序。对不同的高分子溶液,其顺序稍有改变,但大致还是相同的,这种顺序和离子水化程度极为一致。

2.胶凝作用

高分子溶液除盐析外,其溶液中的分子依靠分子间力、氢键或化学键力发生自身联结,搭起空间网状结构,将分散介质(液体)包进网状结构中,而失去流动性,这种系统叫做凝胶。液体含量较多的凝胶也叫做胶冻,如琼脂、血块、肉冻等含水量有时可达99%以上。高分子溶液(或溶胶)在一定的外界条件下形成凝胶的过程叫做胶凝作用。

形成凝胶应具备下列条件: (1)分子具有不对称的形状,能形成网状结构; (2)分散相有足够的浓度,使网状结构能包容全部分散介质; (3)控制凝聚剂的用量,使溶胶颗粒或分子局部去除溶剂化。通常采用改变温度、加入胶凝剂(如电解质)、更换溶剂以及进行化学反应的方法来形成凝胶。

胶凝作用与盐析作用相比较,前者所用的胶凝剂一般比后者为少,胶凝剂的浓度必须适当。胶凝作用不是凝聚过程的终点,胶凝有时能继续转变而成为盐析。

凝胶在国民经济与人们日常生活中占有重要的地位。工业上如橡胶软化剂的应用、皮革的鞣制、纸浆的生产、吸收剂、催化剂和离子交换剂的使用等都与凝胶有关。在生命科学中尤有重要意义,生物体中肌肉组织中的纤维、细胞膜、脑髓、血管壁等都是凝胶。不少生理过程,如血浆的凝结、人体的衰老等也与凝胶的性质有关。

思考题

1.何谓胶体系统?怎样理解胶体和晶体的关系?

2.胶体系统的主要特征是什么?

3.如何净化和提纯粗制的溶胶?

4.胶体系统是热力学的不稳定系统,但它在相当长的时间范围可以稳定存在,其主要原因是什么?

5.为什么在晴朗的白昼,天空呈蔚蓝色?为什么日出和日落时,太阳是鲜红色的?

6.布朗运动与扩散之间有何关系?它对溶胶的稳定性有什么影响?

7.什么是ζ电势?ζ电势与热力学电势的区别是什么?

9.外加电解质是怎样影响溶胶的稳定性的?

10.电泳和电渗有何异同点?流动电势和沉降电势有何不同?

11.丁铎尔效应是由光的什么作用引起的?其强度与入射光波长有什么关系?

12.什么是唐南平衡(Donnan Equilibrium)?该平衡时有何特征?

习 题

11—8异丁烯聚合物溶于苯中,在25℃时测得不同浓度下的渗透压数据如下:

求此聚合物的摩尔质量。