第三章 凝 膠.ppt

1、第三章 凝 膠,膠體與表面化學(xué),第一節(jié) 概述,1 凝膠及其通性 凝膠：溶膠或者溶液中的膠體粒子或者高分子在一定條件下互相連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空隙中充滿作為分散介質(zhì)的液體。這樣一種特殊的分散體系稱作凝膠。 膠凝：一定濃度的溶膠或者大分子化合物的真溶液在放置過程中自動形成凝膠的過程叫膠凝。 凝膠中分散相是連續(xù)相，分散介質(zhì)也是連續(xù)相，這是凝膠的主要特征。,3.1 概述,2 凝膠的分類 1）彈性凝膠（可逆凝膠） 由柔性的線性大分子物質(zhì)形成的凝膠。 2）非彈性凝膠（不可逆凝膠） 由剛性質(zhì)點溶膠形成的凝膠為非彈性凝膠。,3.2 凝膠的形成,1 形成的條件 1) 干膠吸收親和性液體后體積膨脹而形成凝

2、膠。 2）溶液或者溶膠形成凝膠的基本條件 a 降低溶解度，使被分散的物質(zhì)從溶液中以“膠體分散狀態(tài)”析出。 b 析出的質(zhì)點既不沉降，也不能自由行動，形成骨架，在整個溶液中形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。,3.2 凝膠的形成,2 凝膠形成的方法 1) 改變溫度 2）加入非溶劑 3）加入鹽類 聚沉過程的特殊階段 牛頓液體-聚集體-凝膠 4）化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生不溶物同時生成大量小晶粒；晶粒形狀以不對稱為好。,3.3 凝膠的結(jié)構(gòu),按照質(zhì)點形狀和性質(zhì)將凝膠結(jié)構(gòu)分為4類。p137 A 球形質(zhì)點相互聯(lián)結(jié)，由質(zhì)點聯(lián)成的鏈排成三維網(wǎng)架。 B 棒狀或者片狀質(zhì)點構(gòu)成網(wǎng)架 C 線型大分子構(gòu)成網(wǎng)架 D 線型大分子因化學(xué)交聯(lián)形成網(wǎng)架,3.

3、3 凝膠,質(zhì)點形狀 質(zhì)點形狀對形成凝膠所需的最低濃度影響顯著，形狀越不對稱，所需濃度越低。 質(zhì)點的柔性或剛性 大分子 彈性凝膠； 剛性質(zhì)點 非彈性凝膠 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中質(zhì)點聯(lián)結(jié)的性質(zhì) a 以質(zhì)點間分子間作用力形成結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易破壞 b 以氫鍵形成結(jié)構(gòu)， 較穩(wěn)定。 c 以化學(xué)鍵形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，非常穩(wěn)定。 大分子凝膠 凝膠結(jié)構(gòu)中存在微晶區(qū)，無定形區(qū)。,3.4 膠凝作用及其影響因素,溶膠和凝膠轉(zhuǎn)變時的現(xiàn)象 1.1 轉(zhuǎn)變溫度 大分子溶液無嚴格轉(zhuǎn)變溫度，常與冷卻速度相關(guān) 1.2 熱效應(yīng) 大分子溶液形成凝膠時常常放熱，一般溶膠膠凝時無熱效應(yīng)。 1.3 光學(xué)效應(yīng) 溶膠變?yōu)槟z，丁達爾效應(yīng)增強。 1.4 流動性質(zhì)

4、失去流動性 1.5 電導(dǎo) 無明顯變化,3.4 膠凝作用及其影響因素,2. 影響膠凝作用的因素 2.1 明膠溶液 溶液濃度；溫度；電解質(zhì) 2.2 硅溶膠 濃度；溫度；電解質(zhì)；水溶性有機物；pH值,3.5 凝膠的性質(zhì),觸變作用 凝膠 溶膠（等溫） 又稱切稀作用 可能的機理 a 電性平衡，距離 b 架子理論 負觸變作用：外力作用下體系粘度升高，又稱切稠作用。,3.5 凝膠的性質(zhì),2. 離漿作用 離漿指水凝膠在基本不改變外形的情況下，分離出其中所包含的一部分液體，此液體是大分子稀溶液或稀的溶膠。 影響因素：彈性凝膠 非彈性凝膠 溫度；電解質(zhì)；聚沉劑,3.5 凝膠的性質(zhì),3 膨脹作用 無限膨脹；有限膨脹 膨脹度 膨脹速度,3.5 凝膠的性質(zhì),3 膨脹作用 膨脹機理 第一階段 形成溶劑化層 特征：液體蒸汽壓低；體積收縮；熱效應(yīng)；熵值降低 第二階段 液體的滲透與吸收