关于凝胶的问题

凝胶

一种特殊的分散体系，其中胶体颗粒或高聚物分子相互连接，搭成架子，形成空间网状结构，液体或气体充满在结构空隙中。其性质介于固体和液体之间，从外表看，它成固体状或半固体状，有弹性；但又和真正的固体不完全一样，其内部结构的强度往往有限，易于破坏。

分类 凝胶是个总的名称，根据分散相质点的性质(刚性还是柔性)和形成结构时质点间连接的性质(结构的强度)，可分为刚性凝胶与弹性凝胶两大类。多数的无机凝胶，如二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、五氧化二钒等属于前者；而柔性的线型高聚物分子形成的凝胶，如橡胶、明胶、琼脂等属于后者。也可将凝胶分为可逆凝胶与不可逆凝胶两大类。

制备 溶液或固体(干凝胶)都能形成凝胶。从固体制备凝胶比较简单，干胶吸收液体膨胀即成，通常为弹性凝胶。从溶液制备凝胶须满足两个基本条件：①降低溶解度，使固体物质从溶液中成“胶体分散态”析出；②析出的固体质点既不沉降，也不能自由移动，而是搭成骨架形成连续的网状结构。具体的制备方法可以有；①冷却胶体溶液，产生过饱和溶液。如0.5％琼脂溶液冷到35℃就形成固体状胶冻；②加入非溶剂，例如果胶水溶液加入酒精后就形成凝胶；③加入盐类，适量的电解质加入到胶粒的亲水性较强尤其是形状不对称的疏液溶胶中，即可形成凝胶，如五氧化二钒、氢氧化铁等；④化学反应，利用化学反应产生不溶物，并控制反应条件可得凝胶，如硅胶的制备。

性质 凝胶的膨胀作用 弹性凝胶由线型高分子构成，因分子链有柔性，故吸收或释出液体时很易改变自身的体积，其吸收液体使自身体积增大的现象称为膨胀作用。这种作用具有选择性，只能吸收对它来讲是亲合性很强的液体。其膨胀可以是有限的，也可以是无限的，与其内部结构连接的强度有关，改变条件也可使有限膨胀变成无限膨胀，即膨胀的结果是完全溶解和形成均相溶液。

根据膨胀机理的研究，可以认为膨胀过程分为两个阶段，第一阶段是溶剂分子钻入凝胶中与大分子相互作用形成溶剂化层，此过程时间很短，速度快；第二阶段是液体的渗透作用，此过程中凝胶吸收大量液体，体积大大增加。在膨胀过程中由于溶剂分子进入凝胶结构中的速度远大于大分子扩散到液体中的速度，使凝胶内外溶液浓度有很大差值，即溶剂的活度有很大差异，产生膨胀压。此值很可观，例如明胶浓