胶体与表面化学第三章凝胶ppt课件.ppt

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1、第三章凝胶第一节概述凝胶及其通性凝胶是固液或固气分散体系的一种，其中分散相粒子相互连接成网状结构，分散介质填充于其间。在凝胶中分散相和分散介质都是连续的。第一节概述凝胶及其通性水凝胶所含液体为水的凝胶称为水凝胶≠≠分散相(搭成网结)是连续相，分散介质(水)也是连续相。凝胶具有一定的几何外形，具有一定的强度、弹性和屈服值同时也具备液体的某些性质第一节概述凝胶及其通性胶凝一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程称为胶凝。干胶水凝胶脱水(例如经过干燥)后即成干胶第一节概述凝胶的分类干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中

2、便胶凝成凝胶。此凝胶经脱水干燥又成干胶，并可如此重复下去，说明这一过程完全是可逆的，又称为可逆凝胶。由柔性的线型大分子物质，如明胶(是一种蛋白质)、洋菜(主要成份是多糖类)等形成的凝胶属于弹性凝胶。这类凝胶脱水干燥后再置水中加热，一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶。因此这类凝胶也称为不可逆凝胶由刚性质点(如SiO2、TiO2、Fe2O3等)溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶，亦称刚性凝胶。弹性凝胶非弹性凝胶第二节凝胶的形成干胶制凝胶：干胶吸收亲和性液体后体积膨胀而形成凝胶，许多大分子物质都具有这个特点。第二节凝胶的形成溶液制

3、备溶胶应满足两个基本条件（1）降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以胶体分散状态析出。（2）析出的质点即不沉降，也不能自由活动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的骨架结构。第二节凝胶的形成凝胶形成的方法（1）改变温度热凝胶性质第二节凝胶的形成凝胶形成的方法（2）加入非溶剂硬脂酸石蜡酒精氢氧化钠第二节凝胶的形成凝胶形成的方法（3）加入盐类在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中，加入适量的电解质可形成凝胶第二节凝胶的形成凝胶形成的方法（3）加入盐类脱水收缩作用(Syneresis)：水凝胶静置一段时间，由于凝胶老化，质点间进一步靠近，一部分

4、分散介质自水凝胶中折出，此即所谓的脱水收缩作用第二节凝胶的形成凝胶形成的方法（4）化学反应（1)在产生不溶物时同时生成大量小晶粒(2)晶粒的形状以不对称的为好，这样才有利于搭成骨架。第二节凝胶的形成凝胶形成的方法（4）化学反应第三节凝胶的结构球形质点相互联结，由质点联成的链排成三度空间的网架，如Ti02、SiO2等凝胶。棒状或片状质点搭成网架，如V2O5凝胶、白土凝胶等。线性大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列，构成微晶区，如明胶凝胶、棍花纤维等大分子因化学交联而形成凝胶，如硫化橡胶以及含有微量二乙烯苯的聚苯乙烯都属于此种情

5、形，后者的交联结构为第三节凝胶的结构第三节凝胶的结构不同凝胶间的结构区别质点形状质点的柔性或刚性网状结构中质点的联结性质质点联结的性质对凝胶性质有重要的影响(1)靠质点间的分子吸引力(范德华力)形成结构(2)靠氢键形成结构(3)靠化学键形成网状结构柔性大分子通常形成弹性凝胶，而刚性质点形成非弹性凝胶，这两类凝胶的许多性质都不一样。质点形状对形成凝胶所需的最低浓度值有明显的影响。形状越不对称，所需浓度越低。第三节凝胶的结构不同凝胶间的结构区别(1)靠质点间的分子吸引力形成结构这类结构不稳定，往往具有触变性，在外力作用下结构遭到破坏，静置

6、后又可复原,当凝胶结构遭到破坏时发生无限膨胀。(2)靠氢键形成结构这类凝胶主要是蛋白质类，如明胶等。这类凝胶的结构较前类牢固些，所以也比较稳定。在水凝胶中所含液体量较大，并具有一定弹性。室温有限膨胀,加热无限膨胀第三节凝胶的结构不同凝胶间的结构区别(2)靠化学键形成结构这类结构非常稳定。若形成网状结构的单元是线性大分子，则此类凝胶在吸收液体后只能发生有限膨胀，加热后也不会变成无限膨胀。第四节胶凝作用及其影响因素溶胶-凝胶转变时的现象(1)转变温度的滞后现象大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点(胶

7、凝温度)常比熔点(液化温度)低，两者相差可达10一20℃或更大些。称为滞后现象90℃35℃第四节胶凝作用及其影响因素溶胶-凝胶转变时的现象(1)转变温度的滞后现象大分子溶液过冷到一定程度度后才开始固化并进行结晶作用。凝胶的液化与晶区的熔化有关，晶区的“熔点”与其有序程度及范围大小有关，微晶区越大，熔点越高。胶凝开始后，凝胶中晶区仍在不断扩大，因而使其熔点升高，造成熔点与凝点很不一致，产生温度上的滞后现象。第四节胶凝作用及其影响因素溶胶-凝胶转变时的现象(2)热效应大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视为结晶作用的潜热。因为大分子凝胶中的

8、微晶区有大有小，故放出的热量是连续的。一般溶胶胶凝时与结晶作用无关，故热效应极小，几乎测不出来。(3)光学效应溶胶转变为凝胶时，Tyndall效应(光散射)增强，这是由于质点增大，水化程度减弱的缘故。第四节胶凝作用及其影