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高分子化合物溶(物理化學(xué)性質(zhì),分類,鹽析,分段鹽析,膜平衡)

( 關(guān)鍵詞:膠體溶液,高分子化合物,高分子化合物溶液,鹽析,分段鹽析,膜平衡 )

一、高分子化合物的概念

  在自然界中,存在著大量高分子化合物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們又合成了大量的高分子化合物。它們的共同特點是都具有很大的相對分子質(zhì)量。如生物體中的蛋白質(zhì)、核酸、糖原、淀粉、纖維等都是高分子化合物。它們是由許多重復(fù)的原子團(tuán)或分子殘基所組成,這些較小的原子團(tuán)或分子殘基叫做單體。如淀粉分子是由成千上萬個葡萄糖分子殘基按一定方式聯(lián)結(jié)而成的。天然橡膠分子是由許多異戊二烯(CH2=C(CH3)-CH=CH2)的單體聯(lián)結(jié)而成的大分子。

  高分子化合物是大分子,其粒子的形狀是復(fù)雜的。不同高分子化合物,在溶液中分子的形狀往往也有很大的差異。例如,γ-球蛋白的分子是球形分子,脫氧核糖核酸分子是線形分子。線形分子在不同條件下形狀有時也不一樣,有的是比較伸展的線條形,有的則是卷曲的無規(guī)則線團(tuán)。由于分子形狀不同,它們在運動中的相互干擾作用也不一樣。球形分子互相干擾少,而線形分子則互相干擾大,因此線形分子的粘度就大。

  高分子化合物粒子具有許多親溶劑基團(tuán),質(zhì)點表面結(jié)合著一層溶劑。溶劑化后的粒子在溶液中成為一個運動單體,降低了運動速度,影響了溶液的粘度。

  當(dāng)高分子化合物為電解質(zhì)時,粒子帶有電荷。例如蛋白質(zhì)類高分子化合物,由于含有酸性基團(tuán)(-COOH)和堿性基團(tuán)(-NH2),在水溶液中,因溶液PH值的差異,蛋白質(zhì)大分子可以帶正電荷或負(fù)電荷。

  大分子的這些特性,往往影響到高分子化合物溶液的性質(zhì)。

  二、高分子化合物溶液的性質(zhì)

  高分子化合物溶液中,溶質(zhì)和溶劑有較強的親和力,兩者之間有沒有界面存在,屬均相分散系。由于在高分子溶液中,分散質(zhì)粒子已進(jìn)入膠體范圍(1-100nm),因此,高分子化合物溶液也被列入膠體體系。它具有膠體體系的某些性質(zhì),如擴散速度小,分散質(zhì)粒子不能透過半透膜等,但同時也具有自己的特征。

 。ㄒ)穩(wěn)定性

  高分子化合物溶液屬均相分散系,可長期放置而不沉淀。在穩(wěn)定性方面它與真溶液相似。

  另外,由于高分子化合物具有許多親水基團(tuán)(如-OH,-COOH,-NH2等),當(dāng)其溶解在水中時,其親水基團(tuán)與水分子結(jié)合,在高分子化合物表面形成了一層水化膜,使分散質(zhì)粒子不易靠近,增加了體系的穩(wěn)定性。

  (二)粘度

  液體的一部分流過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膠大得多,高分子化合物溶液的高粘度與它的特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)。

  高分子化合物常形成線形、枝狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這種伸展著的大分子在溶劑中的行動困難,枝狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)牽制溶劑,使部分液體失去流動性,自由液體量減少,故表現(xiàn)為高粘度。由于粘度與粒子的大小、形狀及溶劑化程度直接相關(guān),所以測定蛋白質(zhì)溶液的粘度就能推知蛋白質(zhì)分子的形狀和大小。

 。ㄈ)鹽析

  鹽析作用在高分子化合物溶液中,加入足夠量的中性鹽時,可使高分子化合物從溶液中析出,這就是鹽析作用。使一升溶液出現(xiàn)鹽析現(xiàn)象所需中性鹽的最小量稱鹽析濃度,單位為mol·L-1。鹽析濃度一般都比較大,如血漿中各種蛋白質(zhì)鹽析所需的鹽一般不少于1.3-2.5mol·L-1。

  鹽析效應(yīng)的特點是,同價同符號的不同離子,對鹽析效應(yīng)的能力不一樣。

  已發(fā)現(xiàn)各種鹽的鹽析能力,其陰離子的能力有如下次序:

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

  其陽離子則有如下次序:

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

  鹽析作用的實質(zhì),主要是高分子化合物與溶劑(水)間的相互作用被破壞,鹽的加入使高分子化合物分子脫溶劑化。鹽的加入還使一部分溶劑(水)與它們形成溶劑(水)化離子,致使這部分溶劑(水)失去溶解高分子化合物的性能。溶劑(水)被電解質(zhì)奪去,高分子化合物沉淀析出。所以鹽類的水化作用越強,其鹽析作用也越強。上述離子鹽析能力順序,實質(zhì)上反映了離子水化程度大小的次序。醫(yī)學(xué)全在線www.med126.com

  分段鹽析鹽析時,相對分子質(zhì)量大的蛋白質(zhì)比相對分子質(zhì)量小的蛋白質(zhì)更容易沉淀。利用這一原理可以用不同濃度的鹽溶液使蛋白質(zhì)分段析出加以分離。例如,(NH4)2SO4使血清中球蛋白鹽析的濃度是2.0mol·L-1,清蛋白鹽析濃度是3-35mol·L-1。在血清中加(NH4)2SO4達(dá)一定量,則球蛋白先析出,濾去球蛋白,再加(NH4)2SO4則可使清蛋白析出,這個過程叫分段鹽析。

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