凝胶

溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体（在干凝胶中也可以是气体，干凝胶也称为气凝胶），这样一种特殊的分散体系称作凝胶。

凝胶

• 凝胶的制备
  • 大分子溶液胶凝法
    • 取一定量的大分子物质，至于适当的容器中并进行加热溶解，静置冷却，使其自动胶凝的方法
  • 干燥大分子化合融涨法
    • 利用大分子化合物，在适当溶剂中溶解时控制溶剂的用量，使其停留在溶胀阶段，生成凝胶或冻胶的方法
• 凝胶的分类
  • 弹性凝胶（形态上分）
    • 由柔性的线型大分子所形成的，这类凝胶烘干到一定程度，体积缩小，但仍保持弹性
    • 可逆凝胶
      • 在适当条件下，弹性凝胶和大分子溶液之间可以相互逆转
    • 软胶
      • 组成弹性凝胶的骨架的大分子的形状很不对称，股价中所含液体的量远超骨架的量，一般含液量高于90%，这类凝胶比较柔软，富有弹性，容易变形
    • 弹性凝胶有肉浆，琼脂凝胶，凝固的血液，果酱，豆腐等
  • 非弹性凝胶（形态上分）
    • 由一些“刚性结构”的分散颗粒所构成，这类凝胶在脱水后不能重新成为凝胶，属于不可逆凝胶
    • 不可逆凝胶烘干后体积缩小不多，但丧失弹性，增加了脆性，容易研碎，故又称为脆性凝胶
    • 大多数无机凝胶如硅胶，氢氧化铝，五氧化二钒等都是非弹性凝胶
  • 干凝胶
    • 当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体少得多，或者凝胶中充满的介质为气体，外表完全成固体状态时
    • 如皮革，毛发，指甲，植物组织中的薄膜，干明胶（含水15%），火棉胶半透膜等
• 胶凝作用与和影响因素
  • 胶凝作用是指大分子溶液在适当条件下可以失去流动性，整个系统变为弹性半固体状态
    • 这是因为系统中大量的分大分子化合物，好似许多弯曲的细线，互相连接，形成立体网状结构，网架间充满的溶剂，不能自由流动而构成网状结构的大分子仍具有一定柔顺性，所以表现出弹性半固体状态
  • 影响因素
    • 分散相质点形状不对称
      • 大分子形状的对称性越差，越有利于胶凝
        • 线性大分子如凝胶，淀粉，橡胶，果胶，琼胶等易胶凝成凝胶
        • 对称的球形大分子，如果浓度不大，则不会胶凝
        • 血液中的蛋白质分子呈球形，不易发生胶凝作用，故能在血管中畅通的流动
    • 提高分散物质的浓度
      • 大分子溶液的浓度越大，大分子间距越小，越容易相互连接，形成网状结构而发生胶凝
    • 降低温度
      • 温度对胶凝有显著影响，温度升高时，大分子因热运动加剧而不容易交联成网状结构，不能发生胶凝作用，故低温有利于胶凝的发生
    • 加入胶凝剂，如电解质
    • 延长放置时间
• 凝胶的溶胀和影响因素
  • 凝胶的溶胀作用是指干凝胶吸收溶剂或蒸气，使自身的体积，重量明显增大的现象（是大分子化合物溶解的第一阶段）
    • 无限溶胀生橡胶在苯中，随着熔状的进行，最后达到全部溶解
    • 有限溶胀，一些大分子化合物，例如硫化橡胶由于形成了有交联的网状结构，在溶帐过程中所吸收的流体量达到最大值，而不继续膨胀
  • 凝胶的容量对溶剂是有选择性的，它只有在亲和力很强的溶剂中才能表现出来
  • 影响因素
    • 凝胶内部结构的连接强度
    • 环境的温度
    • 介质的组成及PH值
    • 各种负离子对溶胀作用的影响
  • 溶胀时除熔账务的体积增大外，还伴随有热效应，这种热效应称为溶胀热，除个别情况外，溶胀都是放热的
    • 当一物质溶涨时，它对外界施加一定的压力，称为溶涨压
• 离浆和触变
  • 离浆
    • 因胶凝作用并非凝聚过程的终点，在许多情况下，如将凝胶放置时就开始渗出微小的液滴，这些液滴逐渐合并，而形成一个印象，与此同时，凝胶本身体积将缩小，这种事凝胶分为两项的过程，称为脱水收缩离浆
      • 离浆后凝胶体积虽变小，但仍能保持最初的几何形状
    • 浆糊血液果酱犯罪时都会出现离浆，细胞老化，失水老人皮肤变皱等都属于离浆现象
  • 触变
    • 有些凝胶（如低浓度的凝胶，生物细胞中的原形质等），他们的网状结构不稳定，可因机械力（如摇动或震动等）变成有较大流动性的溶液状态，外力解除后又恢复成凝胶状态，重新稠化这种现象叫做触变
    • 特点
      • 凝胶结构的拆散与恢复是可逆的，是恒温过程