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第一章凝胶思考题 1. 什么是凝胶?有何特征(两个不同)? 外界条件( 如温度、外力、电解质或化学反应) 的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态,即凝胶。(又称冻胶)其一,凝胶与溶胶( 或溶液) 有很大的不同。溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位, 可以自由行动, 因而溶胶具有良好的流动性。凝胶则不然, 分散相质点互相连接, 在整个体系内形成结构, 液体包在其中, 随着凝胶的形成, 体系不仅失去流动性, 而且显示出固体的力学性质, 如具有一定的弹性、强度、屈服值等。其二, 凝胶和真正的固体又不完全一样, 它由固液两相组成, 属于胶体分散体系, 共结构强度往往有限, 易于遭受变化。改变条件,如改变温度、介质成分或外加作用力等,往往能使结构破坏, 发生不可逆变形, 结果产生流动。由此可见, 凝胶是分散体系的一种特殊形式, 共性质介于固体和液体之间。 2. 举例说明什么是弹性和非弹性凝胶? 由柔性的线性大分子物质, 如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附, 然后转变为多分子层吸附, 硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。这类凝胶的干胶在水中加热溶解后, 在冷却过程中便胶凝成凝胶。如明胶、纤维素等, 在水或水蒸气中都发生吸附。不同的吸附体系, 其吸附等温线的形状不同, 弹性凝胶的吸附与解析通常会形成较窄的滞后圈。由刚性质点(如 SiO2 、 TiO2 , V2O5 、 Fe2O3 等) 溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶, 亦称刚性凝胶。大多数的无机凝胶, 因质点本身和骨架具有刚性,活动性很小,故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小, 属于非膨胀型。通常此类凝胶具有多孔性结构, 液体只要能润湿, 均能被其吸收, 即吸收作用无选择。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。 3. 试述凝胶形成的基本推荐? 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,也不能自由行动,而是构成骨架,在整个溶液中形成连续的网状结构。 4. 凝胶形成的方法有哪几种? 改变温度转换溶剂加电解质进行化学反应 5. 凝胶的结构分为哪 4 种类型? A 球形质点相互联结,由质点联成的链排成三维的网架 Ti02 、 Si02 等凝胶。 B 棒状或片状质点搭成网架,如 V205 凝胶、白土凝胶等。 C 线型大分子构成的凝胶, 在骨架中一部分分子链有序排列, 构成微晶区, 如明胶凝胶、棉花纤维等。 D 线型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形。 6. 溶胶≒凝胶转变时有哪些现象? 转变温度( 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( 胶凝温度) 常比熔点( 液化温度) (10-20) 度或更大些。) 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) 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) 流动性质(溶胶转变为凝胶后流动性质变化很大,、屈服值等) 电导(溶胶胶凝后,体系的电导无明显变化) 凝胶表面的亲水性(溶胶中的质点表面若具有亲水性基团,则胶凝后其表面仍具有亲水性) 7. 要制备很浓的明胶溶液而又不使胶凝,应加入什么物质比较好?为什么?( P147 ) 导电和扩散等, 还可以是凝胶中的物质和外加溶液间的化学反应, 也可以是两种溶液在凝胶中进行化学反应。 8. 什么是凝胶的触变作用?简单叙述其机理? 由于在外力作用下体系的粘度减小,。机理:颗粒之间搭成架子,流动时架子被拆散。之所以存在触变性是因为被拆散的颗粒再搭成架子时需要时间 9. 什么是负触变作用?绝大部分为什么体系? 与触变作用相反的现象是负触变作用。此体系的基本持点是在外力( 切力或切速) 作用下体系的粘度升高,但静置一段时间后粘度又恢复原状,出现顺时针方向的滞后团。显然,。具有负触变性的体系绝大部分为高分子溶液,例如 SiO2 、钠蒙脱土等悬浮液中加入高分子溶液(如聚丙烯酰***水解溶液) ,在一定的条件下出现负触变作用。 10. 什么是离浆作用?为什么? 离浆就是水凝胶在基本上不改变外形的情况下,。又称“脱水收缩”“出汗”。作用的原因:是由于溶胶在形成具有网状结构的凝胶后,粒子之间的距离还不是最小的, 粒子之间仍继续互相作用, 使粒子进步靠近和更完全地定向, 从而使凝胶的骨架收缩. 于是一部分液体被从粒子间挤