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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(jié)構，液體或氣體充滿在結(jié)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(jié)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(jié)構時質(zhì)點間連接的性質(zhì)(結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)構;植物體與動物體中也常遇到，如膽結(jié)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(jié)、人體的衰老等都與凝膠作用有關。
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