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二、高分子化合物溶液的性质

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高分子化合物溶液中,溶质和溶剂有较强的亲和力,两者之间有没有界面存在,属均相分散系。由于在高分子溶液中,分散质粒子已进入胶体范围(1-100nm),因此,高分子化合物溶液也被列入胶体体系。它具有胶体体系的某些性质,如扩散速度小,分散质粒子不能透过半透膜等,但同时也具有自己的特征。

(一)稳定性

高分子化合物溶液属均相分散系,可长期放置而不沉淀。在稳定性方面它与真溶液相似。

另外,由于高分子化合物具有许多亲水基团(如-OH,-COOH,-NH2等),当其溶解在水中时,其亲水基团与水分子结合,在高分子化合物表面形成了一层水化膜,使分散质粒子不易靠近,增加了体系的稳定性。

(二)粘度

液体的一部分流过其他一部分所受到的阻力叫粘度。高分子化合物溶液的粘度比一般溶液或溶胶大得多,高分子化合物溶液的高粘度与它的特殊结构有关。

高分子化合物常形成线形、枝状或网状结构,这种伸展着的大分子在溶剂中的行动困难,枝状、网状结构牵制溶剂,使部分液体失去流动性,自由液体量减少,故表现为高粘度。由于粘度与粒子的大小、形状及溶剂化程度直接相关,所以测定蛋白质溶液的粘度就能推知蛋白质分子的形状和大小。

(三)盐析

盐析作用在高分子化合物溶液中,加入足够量的中性盐时,可使高分子化合物从溶液中析出,这就是盐析作用。使一升溶液出现盐析现象所需中性盐的最小量称盐析浓度,单位为mol·L-1。盐析浓度一般都比较大,如血浆中各种蛋白质盐析所需的盐一般不少于1.3-2.5mol·L-1。

盐析效应的特点是,同价同符号的不同离子,对盐析效应的能力不一样。

已发现各种盐的盐析能力,其阴离子的能力有如下次序:

1/2SO42->OAc->CL->NO2->Br->I->CNS-

其阳离子则有如下次序:

Li+>Na+>K+>NH4+>1/2Mg2+

盐析作用的实质,主要是高分子化合物与溶剂(水)间的相互作用被破坏,盐的加入使高分子化合物分子脱溶剂化。盐的加入还使一部分溶剂(水)与它们形成溶剂(水)化离子,致使这部分溶剂(水)失去溶解高分子化合物的性能。溶剂(水)被电解质夺去,高分子化合物沉淀析出。所以盐类的水化作用越强,其盐析作用也越强。上述离子盐析能力顺序,实质上反映了离子水化程度大小的次序。

分段盐析盐析时,相对分子质量大的蛋白质比相对分子质量小的蛋白质更容易沉淀。利用这一原理可以用不同浓度的盐溶液使蛋白质分段析出加以分离。例如,(NH4)2SO4使血清中球蛋白盐析的浓度是2.0mol·L-1,清蛋白盐析浓度是3-35mol·L-1。在血清中加(NH4)2SO4达一定量,则球蛋白先析出,滤去球蛋白,再加(NH4)2SO4则可使清蛋白析出,这个过程叫分段盐析。

(四)高分子化合物溶液的保护作用

在溶胶中加入适量高分子化合物溶液,可以显著的增加溶胶的稳定性,这种现象叫保护作用。在制备银溶胶的过程中,加入蛋白质所得的胶体银(称为蛋白银),较普通银溶胶稳定。将所得蛋白银蒸干后能重新溶于水。蛋白银比普通银溶胶浓度更高,银粒更细,它含胶体银8.5%-20%,是极强的防腐剂。当保护蛋白质减少时,这些微溶性盐就要沉淀,因而形成结石。

一般认为高分子化合物保护作用的机理是,高分子化合物的大分子为溶胶胶粒所吸附,并在胶粒表面形成保护膜,因而大大削弱了胶粒聚结的可能性。

(五)膜平衡

当用半透膜将高分子电解质(R-Na+)溶液和低分子电解质(Na+CL-)溶液隔开,其中高分子离子(R-)不能透过半透膜,其它低分子离子(Na+、CL-等)都能自由透过半透膜,结果会有一定量低分子电解质离子透过膜进入高分子电解质溶液中,当小离子透过速度相等,并保持膜两侧电中性时,即达平衡状态,这时所发生的平衡现象叫膜平衡或董南(Donnan)平衡。

设高分子电解质溶液的浓度为c1,NaCL溶液的浓度为c2,设膜内外的体积相等。

因为膜内没有CL-,扩散结果使 一部分CL-通过半透膜进入膜内,设达到平衡时进入膜内的CL-浓度为x,根据整个溶液保持电中性原则,就必须有相等数目(x)的Na+同CL-一道进入膜内。

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