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什么是凝膠?凝膠作用及應用范圍有哪些?
什么是凝膠?凝膠是一種特殊的分散體系，其中膠體顆粒或高聚物分子相互連接，搭成架子，形成空間網(wǎng)狀結構，液體或氣體充滿在結構空隙中。其性質(zhì)介于固體和液體之間，從外表看，它成固體狀或半固體狀，有彈性;但又和真正的固體不完全一樣，其內(nèi)部結構的強度往往有限，易于破壞。
凝膠作用及應用范圍：
凝膠是個總的名稱，根據(jù)分散相質(zhì)點的性質(zhì)(剛性還是柔性)和形成結構時質(zhì)點間連接的性質(zhì)(結構的強度)，可分為剛性凝膠與彈性凝膠兩大類。多數(shù)的無機凝膠，如二氧化硅、三氧化二鐵、二氧化鈦、五氧化二釩等屬于前者;而柔性的線型高聚物分子形成的凝膠，如橡膠、明膠、瓊脂等屬于后者。也可將凝膠分為可逆凝膠與不可逆凝膠兩大類。
什么是凝膠?凝膠作用及應用范圍有哪些?
凝膠的膨脹作用 彈性凝膠由線型高分子構成，因分子鏈有柔性，故吸收或釋出液體時很易改變自身的體積，其吸收液體使自身體積增大的現(xiàn)象稱為膨脹作用。這種作用具有選擇性，只能吸收對它來講是親合性很強的液體。其膨脹可以是有限的，也可以是無限的，與其內(nèi)部結構連接的強度有關，改變條件也可使有限膨脹變成無限膨脹，即膨脹的結果是完全溶解和形成均相溶液。
根據(jù)膨脹機理的研究，可以認為膨脹過程分為兩個階段，第一階段是溶劑分子鉆入凝膠中與大分子相互作用形成溶劑化層，此過程時間很短，速度快;第二階段是液體的滲透作用，此過程中凝膠吸收大量液體，體積大大增加。在膨脹過程中由于溶劑分子進入凝膠結構中的速度遠大于大分子擴散到液體中的速度，使凝膠內(nèi)外溶液濃度有很大差值，即溶劑的活度有很大差異，產(chǎn)生膨脹壓。此值很可觀，例如明膠濃度為50%時，膨脹壓為13千克力/厘米2，66%時為45千克力/厘米2。古代埃及人曾利用木頭吸水時產(chǎn)生很大的膨脹壓來開采建造金字塔的石料，即所謂濕木裂石。
凝膠的脫水收縮作用 凝膠在老化過程中會發(fā)生特殊的分層現(xiàn)象，稱為脫水收縮作用或離漿作用，但析出的一層仍為凝膠，只是濃度比原先的大，而另一層也不是純?nèi)軇窍∪苣z或高分子稀溶液。一般來說，彈性凝膠的離漿作用是個可逆過程，它是膨脹作用的逆過程;剛性凝膠的離漿作用是不可逆的。
凝膠中的擴散與化學反應 凝膠和液體一樣，作為一種介質(zhì)，各種物理過程和化學過程都可在其中進行。物理過程主要是電導和擴散作用，當凝膠濃度低時，電導值與擴散速度和純液體幾乎沒有區(qū)別，隨著凝膠濃度的增加，兩者的值都降低。利用凝膠骨架空隙的類似分子篩的作用，可以達到分離不同大小分子的目的，這就是近年來發(fā)展很快的凝膠電脈與凝膠色譜法。凝膠中的化學反應進行時因沒有對流存在，生成的不溶物在凝膠內(nèi)具有周期性分布的特點。自然界中有許多類似的現(xiàn)象，如瑪瑙和玉石的周期性結構;植物體與動物體中也常遇到，如膽結石。
應用 凝膠在國民經(jīng)濟與人們?nèi)粘Ｉ钪姓加兄匾匚弧９I(yè)上，橡膠軟化劑的應用，皮革的鞣制，紙漿的生產(chǎn)，吸附劑、催化劑和離子交換劑的使用;生物學和生理學中有重要意義的細胞膜，紅血球膜和肌肉組織的纖維都是凝膠狀物體。不少生理過程，如血液的凝結、人體的衰老等都與凝膠作用有關。
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