凝胶的性质及其运用凝胶的性质及其运用凝 胶一、 凝胶的概念及分类二、 凝胶的构成三、 凝胶的性质四、 胶凝作用及其影响要素五、 凝胶中的分散和化学反响六、凝胶的几种运用七、 几种重要的凝胶一、一、 凝胶的概念及分类凝胶的概念及分类1.概念：凝胶是胶体体系的一种存在方式，它是由胶体体概念：凝胶是胶体体系的一种存在方式，它是由胶体体系中分散相系中分散相颗粒相互粒相互结合，搭成具有三合，搭成具有三维构造的骨架后构构造的骨架后构成的，具有空成的，具有空间网状构造体系，胶体体系中原有的分散介网状构造体系，胶体体系中原有的分散介质液体充填在网状构造的空隙之中。液体充填在网状构造的空隙之中。2.分分类根据分散相根据分散相质点的性点的性质刚性性还是柔性和构成构造是柔性和构成构造时质点点间衔接的性接的性质构造的构造的强度，可分度，可分为刚性凝胶与性凝胶与弹性凝胶两大性凝胶两大类。(1)刚刚性凝胶性凝胶 不可逆凝胶不可逆凝胶 分散相分散相颗颗粒和由它构成的骨架都具有粒和由它构成的骨架都具有刚刚性的、活性的、活动动性小的凝性小的凝胶，称胶，称为刚为刚性凝胶性凝胶(rigid gel)。例如，。例如，SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3等无机凝胶，大多属于等无机凝胶，大多属于刚刚性凝胶。性凝胶。(2) 弹性凝胶可逆性凝胶弹性凝胶可逆性凝胶由分子柔顺性良好的高分子化合物作为分散相构成的凝胶，由分子柔顺性良好的高分子化合物作为分散相构成的凝胶，称为弹性凝胶称为弹性凝胶(elastic gel)。 例如，明胶、琼脂等均属此类。例如，明胶、琼脂等均属此类。二、二、 凝胶的构成凝胶的构成1. 凝胶构成的根本条件：凝胶构成的根本条件： (1)降低溶解度，使被分散的物降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以从溶液中以“胶体胶体分散形状析出；分散形状析出； (2)析出的析出的质点既不沉降，也不能自在行点既不沉降，也不能自在行动，而是，而是构成骨架，构成骨架，经过整个溶液构成延整个溶液构成延续的网状构造。的网状构造。2. 凝胶构成的方法凝胶构成的方法(1)改改动动温度温度 2%得甲基得甲基纤维纤维素水溶液加素水溶液加热热到到5060成凝胶。成凝胶。(2)参与非溶参与非溶剂剂 固体酒精是由高固体酒精是由高级级脂肪酸脂肪酸钠盐钠盐与乙醇混合制得；与乙醇混合制得；Ca(Ac)2的的饱饱和水溶液参与乙醇，可构成凝胶。和水溶液参与乙醇，可构成凝胶。(3)参与参与盐类盐类可看作是溶胶可看作是溶胶整个聚沉整个聚沉过过程程中得一个特殊中得一个特殊阶阶段。段。(4)化学反响化学反响利用化学反响生成不溶物时，假设条件适宜可构成凝胶。利用化学反响生成不溶物时，假设条件适宜可构成凝胶。三、三、 凝胶的性凝胶的性质1.凝胶的膨凝胶的膨胀作用作用 弹性凝胶由性凝胶由线型高分子构成，因分子型高分子构成，因分子链有柔性，故吸收或有柔性，故吸收或释出液体出液体时很易改很易改动本身的体本身的体积，其吸收液体使本身体，其吸收液体使本身体积增大的景象称增大的景象称为膨膨胀作用。作用。2.触触变作用作用触触变作用作用实践上是从有构造的体系践上是从有构造的体系转变为“无构造的体系。无构造的体系。3.脱水收缩作用脱水收缩作用 凝胶在老化过程中会发生特殊的分层景象，称为脱水收凝胶在老化过程中会发生特殊的分层景象，称为脱水收缩作用或离浆作用。缩作用或离浆作用。 普通来普通来说，弹性凝胶的离性凝胶的离浆作用是个可逆作用是个可逆过程，它是膨程，它是膨胀作用的逆作用的逆过程；程；刚性凝胶的离性凝胶的离浆作用是不可逆的。作用是不可逆的。 脱水收脱水收缩景象的景象的实践例子很多，如人体衰老践例子很多，如人体衰老时皮肤的皮肤的变皱、面制食品的、面制食品的变硬、淀粉硬、淀粉浆糊的糊的“干落等。干落等。 4. 吸附吸附非非弹弹性凝胶：干胶都具有多孔性的毛性凝胶：干胶都具有多孔性的毛细细管构造，因此比外管构造，因此比外表表积较积较大，从而表大，从而表现现出出较较强强的吸附才干。的吸附才干。 硅胶是典型的非硅胶是典型的非弹弹性凝胶，广泛用作枯燥性凝胶，广泛用作枯燥剂剂、吸附、吸附剂剂或或催化催化剂载剂载体等。体等。弹弹性凝胶：枯燥性凝胶：枯燥时时由于高分子由于高分子链链段收段收缩缩，构成，构成严严密堆密堆积积，故其干胶几乎没有可丈量的孔道，比外表故其干胶几乎没有可丈量的孔道，比外表积较积较小。吸附才小。吸附才干干较较非非弹弹性凝胶小。性凝胶小。四、四、 凝胶的作用及其影响要素凝胶的作用及其影响要素1. 溶胶凝胶溶胶凝胶转变时转变时的景象的景象(1)转变转变温度温度高分子溶液高分子溶液转变为转变为凝胶凝胶时时，无，无严厉严厉恒定的恒定的转变转变温度，常温度，常与冷却的快慢有关，并且凝点与冷却的快慢有关，并且凝点 胶凝温度胶凝温度 常比熔点常比熔点 液液化温度化温度 低，相差低，相差1020。滞后景象的滞后景象的缘缘由：大分子溶液由：大分子溶液过过冷到一定程度后才开冷到一定程度后才开场场固化并固化并进进展展结结晶作用。晶作用。(2) 热热效效应应高分子溶液构成凝胶高分子溶液构成凝胶时时常放常放热热。放出的放出的热热量是延量是延续续的，在冷却曲的，在冷却曲线线上无突上无突变变的的转转机点。机点。(3) 光学效应光学效应 Tyndall效应效应(光散射光散射)加强加强(4) 流动性质流动性质失去流动性，获得了弹性。失去流动性，获得了弹性。(5) 电导电导电导无明显变化。电导无明显变化。阐明凝胶中离子的迁移率未受妨碍，从阐明凝胶中离子的迁移率未受妨碍，从而阐明水凝胶中必然含有连通的毛细管而阐明水凝胶中必然含有连通的毛细管空间系统，其中充溢着分散介质。空间系统，其中充溢着分散介质。2. 影响胶凝作用的要素影响胶凝作用的要素1溶液溶液浓度度胶凝胶凝过程可以看作是程可以看作是质点之点之间的吸引，的吸引，浓度大，度大，质点点间间隔近，胶凝速度快隔近，胶凝速度快.明胶明胶浓度度浓度低于度低于0.7-0.9%,不构成凝胶，不构成凝胶，称称为明胶的最低胶凝明胶的最低胶凝浓度。度。洋菜的最低胶凝洋菜的最低胶凝浓度度为0.2%；V2O5的最低胶凝的最低胶凝浓度度为0.005%；2温度的影响温度的影响温度升高，分子温度升高，分子热运运动加加剧，不利于构成构造，不利于构成构造，使胶凝速度减慢。使胶凝速度减慢。但是但是,有些分散相的溶解度有些分散相的溶解度随温度升高而降低其胶凝速度随温度升高而加随温度升高而降低其胶凝速度随温度升高而加快。快。3电解解质的影响的影响盐类对明胶的影响主要来自于阴离子。明胶的影响主要来自于阴离子。感胶离子序：感胶离子序：SO42C4H4O62-Ac-Cl-NO3-ClO3-Br-I-SCN-Cl-离子以前的离子以前的诸离子加速胶凝；离子加速胶凝；从从Cl-离子开离子开场的各个离子减慢胶凝；的各个离子减慢胶凝；I和和SCN那么阻止胶凝。那么阻止胶凝。综合起来，合起来，盐类对明胶的影响如下：明胶的影响如下：浓度度较稀稀时，与聚沉作用有关；，与聚沉作用有关；浓度相当高度相当高时, 与与盐析作用有关析作用有关(I、SCN除外除外)五、五、 凝胶中的分散和化学反响凝胶中的分散和化学反响水凝胶中的水是延水凝胶中的水是延续相，构成凝胶骨架的分散相，构成凝胶骨架的分散相也是延相也是延续相。因此，凝胶和液体一相。因此，凝胶和液体一样，可以，可以作作为在其中在其中进展各种物理展各种物理过程和化学反响的介程和化学反响的介质。物理物理过程：程：导电和分散；和分散；化学反响：可以是凝胶中的物化学反响：可以是凝胶中的物质和外加溶液和外加溶液间的化学反响，也可以是两种溶液在凝胶中的化学反响，也可以是两种溶液在凝胶中进展展化学反响。化学反响。利用在凝胶中利用在凝胶中进展的化学反响，可以展的化学反响，可以获得毫米得毫米级的的单晶。晶。六、六、 凝胶的几种运用凝胶的几种运用凝胶在国民凝胶在国民经济与人与人们日常生活中占有重要日常生活中占有重要位置。工位置。工业上，橡胶上，橡胶软化化剂的运用，皮革的的运用，皮革的鞣制，鞣制，纸浆的消的消费，吸附，吸附剂、催化、催化剂和离子和离子交交换剂的运用；生物学和生理学中有重要意的运用；生物学和生理学中有重要意义的的细胞膜，胞膜，红血球膜和肌肉血球膜和肌肉组织的的纤维都都是凝胶状物体。不少生理是凝胶状物体。不少生理过程，如血液的凝程，如血液的凝结、人体的衰老等都与凝胶作用有关。、人体的衰老等都与凝胶作用有关。几种运用：几种运用：1凝胶生物学中运用凝胶生物学中运用 生物分子下游纯化的对象普通包括蛋白、酶、重组蛋生物分子下游纯化的对象普通包括蛋白、酶、重组蛋白、单抗、抗体及抗原、肽类、病毒、核酸等。纯化前白、单抗、抗体及抗原、肽类、病毒、核酸等。纯化前首先需求测定生物分子的各物理和化学特性，然后经过首先需求测定生物分子的各物理和化学特性，然后经过实验选择出最有效的纯化流程。实验选择出最有效的纯化流程。2凝胶在凝胶在药剂学中的运用学中的运用近年来，凝胶以近年来，凝胶以优良的成型性、良的成型性、韧弹性、性、载药量大、量大、释药性好和性好和无毒无刺激性等无毒无刺激性等优点，在治点，在治疗皮肤等疾病方皮肤等疾病方面广泛运用。面广泛运用。3新技术在凝胶剂中的运用新技术在凝胶剂中的运用环境敏感性凝胶环境敏感性凝胶环境敏感性凝胶是利用凝胶所具有的一些性质，环境敏感性凝胶是利用凝胶所具有的一些性质，如对温度、电场、磁场、光、如对温度、电场、磁场、光、pH、离子强度等、离子强度等敏感，得到释药可控的凝胶，是一种理想的自敏感，得到释药可控的凝胶，是一种理想的自调式给药系统，广泛运用于智能型给药系统中。调式给药系统，广泛运用于智能型给药系统中。脂质体凝胶脂质体凝胶由于脂质体的类生物膜构造，提高了凝胶剂中由于脂质体的类生物膜构造，提高了凝胶剂中药物的透皮吸收速率，使药物累积透过量高于药物的透皮吸收速率，使药物累积透过量高于普通凝胶剂。普通凝胶剂中药物易流失，而脂普通凝胶剂。普通凝胶剂中药物易流失，而脂质体凝胶剂有药物贮库效应，可添加药物在皮质体凝胶剂有药物贮库效应，可添加药物在皮肤中的滞留时间而到达缓释目的。肤中的滞留时间而到达缓释目的。七、七、 几种重要的凝胶几种重要的凝胶1. 硅酸铝凝胶硅酸铝凝胶简称硅铝凝胶简称硅铝凝胶(silica-alumina gel)。在石油工业中是一种重要的吸附剂和催化剂。在石油工业中是一种重要的吸附剂和催化剂。2. 高吸水性聚合物高吸水性聚合物如：淀粉丙烯腈接枝共聚水解物、淀粉丙如：淀粉丙烯腈接枝共聚水解物、淀粉丙烯酸接枝共聚物、纤维丙烯腈接枝共聚物等。烯酸接枝共聚物、纤维丙烯腈接枝共聚物等。 吸水量可到达本身质量的吸水量可到达本身质量的5001000倍。倍。3. 高吸油性凝胶高吸油性凝胶吸油资料是用于处置废油的功能资料。吸油资料是用于处置废油的功能资料。主要是各类合成树脂，特别是以丙烯酸酯类为单主要是各类合成树脂，特别是以丙烯酸酯类为单体合成的吸油树脂。体合成的吸油树脂。不仅可以吸油，在加压下也有良好的保油性，在不仅可以吸油，在加压下也有良好的保油性，在油水体系中对油品有选择吸收才干。油水体系中对油品有选择吸收才干。对本课程的评价：对本课程的评价：1.课堂上教师讲课仔细担任，讲课内容丰富，我们学习到胶体与我们的生课堂上教师讲课仔细担任，讲课内容丰富，我们学习到胶体与我们的生活贴近，添加了同窗的学习积极性。活贴近，添加了同窗的学习积极性。2.教师在学期终了涉及到物理化学的相关知识，对考研的同窗来说受害无教师在学期终了涉及到物理化学的相关知识，对考研的同窗来说受害无穷，赞赏教师的悉心教导。穷，赞赏教师的悉心教导。对教师的意见和建议：对教师的意见和建议：1.课堂上教师可以更多地与同窗互动，方式可多样，活泼课堂气氛，也课堂上教师可以更多地与同窗互动，方式可多样，活泼课堂气氛，也可采取适当的提问方式。可采取适当的提问方式。2.课间教师可适当放一些短片，既能使教师和同窗放松，又能对下一节课间教师可适当放一些短片，既能使教师和同窗放松，又能对下一节课的学习起到促进作用。课的学习起到促进作用。祝教师：任务顺利，身体安康！祝教师：任务顺利，身体安康！