《胶体与表面化学》思考题.pdf

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)低．两者相差可达(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，溶胶失去流动性．凝胶获得了弹性、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，流动性变大．因此这个现象习惯上也称为切稀。 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，负触变现象正好与触变性相反．是一种具有时间因素的 1 切稠现象。 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（如聚丙烯酰胺水解溶 液），在一定