专题五20101214-凝胶体系介绍.pptVIP

专题五凝胶体系介绍什么是凝胶？凝胶是胶体的一种特殊存在形式，是一种介于固体和液体间的形态。凝胶的结构在适当的条件下，溶胶或高分子溶液中的分散颗粒相互联结成为网络结构，而分散介质充满网络中。因此，体系形成失去流动性的半固体状态的胶冻，这种状态的物质成为凝胶。凝胶的分类1、弹性凝胶—由柔性的线性高分子化合物所形成。例如橡胶、琼脂、明胶。特点：具有弹性；分散介质的脱除与吸收具有可逆性，并且对分散介质的吸收具有选择性。凝胶的分类1、串珠状骨架，球状分散颗粒相互连接而成SiO2、TiO2等2、棒状或板状分散颗粒搭结而成；V2O33、线性高分子构成的局部有序结构；明胶4、线性高分子链通过化学键相连成三维网络；硫化的橡胶、交联聚苯乙烯。凝胶的形成条件干凝胶吸收亲和性液体形成凝胶适当的条件下，分散颗粒相联成网络结构而形成凝胶——胶凝形成凝胶的方法1.改变温度利用升、降温实现凝胶过程2.转换溶剂用分散相溶解度较小的溶剂替换溶液或溶胶中原有溶剂。例如：高级脂肪酸钠的水溶液加入乙醇可以使溶液胶凝，固体酒精因此制得。形成凝胶的方法3.加入电解质高分子溶液中加入大量电解质,可引起胶凝.起作用的是电解质中的反离子.4.进行化学反应交联反应,或化学反应生成不溶物的同时生成大量小晶粒,小晶粒搭成骨架形成凝胶.凝胶的性质：膨胀；离浆；吸附；触变现象1.膨胀：凝胶吸收液体或蒸汽使体积或重量明显增加的现象称为凝胶的膨胀，也称溶胀。表征：膨胀度和膨胀速率膨胀机理：第一阶段：液体分子进入凝胶网络，与凝胶分子相互作用形成溶剂化层。特点：速度快；?V凝胶V吸收溶剂；溶剂分子与凝胶分子结合紧密。溶剂分子从无序向有序，熵降低，体系放热。第二阶段：溶剂分子向凝胶网络内部渗透。特点：速度慢。V吸收溶剂V干凝胶；产生膨胀压。凝胶性质：溶胀2.离浆3吸附刚性凝胶：其干胶大都具有多孔状的毛细管结构，比表面积很大，所以表现出较强的吸附能力。弹性凝胶：高分子链收缩成紧密结构，而不是多孔结构，其吸附能力比刚性凝胶低得多。4触变现象溶胶和凝胶之间转变。物质在凝胶中的扩散与化学反应1.物质在凝胶中的扩散凝胶色谱技术的原理：分子在柱内同时进行着两种不同的运动：垂直向下的移动和无定向的扩散运动。大分子物质：不易进入凝胶颗粒微孔，只能分布颗粒之间，所以洗脱时向下移动的速度快。小分子物质：除了可在凝胶颗粒间隙中扩散，还可进入凝胶颗粒微孔，即进入凝胶相内。在向下移动过程中，从一个凝胶颗粒内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等的后流出，分子最小的最后流出，这种现象叫分子筛效应。多孔凝胶就是分子筛。各种分子筛的孔隙大小分布有一定范围，有最大极限和最小极限。凝胶色谱技术的原理did凝胶,max,全部被排阻在凝胶颗粒之外，全排阻。两种全排阻的分子即使大小不同，也不能有分离效果。did凝胶,min，能进入凝胶的全部孔隙。也不会有好分离效果。因此，一定的分子筛有一定的使用范围。综上所述，在凝胶色谱中会有三种情况：一是分子很小，能进入分子筛全部的内孔隙；二是分子很大，完全不能进入凝胶的任何内孔隙；三分子大小适中，能进入凝胶的内孔隙中孔径大小相应的部分。大、中、小三类分子彼此间较易分开，但每种凝胶分离范围之外的分子，在不改变凝胶种类的情况下是很难分离的。另外，凝胶本身具有三维网状结构，大的分子在通过这种网状结构上的孔隙时阻力较大，小分子通过时阻力较小。分子量大小不同的多种成份在通过凝胶床时，按照分子量大小“排队，凝胶表现分子筛效应。物质在凝胶中的扩散与化学反应2.凝胶中的化学反应Liesegang环在一玻璃板上涂上明胶层，胶体中含有K2Cr2O7稀溶液，之后将AgNO3晶体置于明胶表面上，过一段时间出现了由Ag2Cr2O7形成的环绕晶体的同心环。当沉淀反应在试管进行时，则形成与扩散前沿平行的一系列沉淀带。liesegang环形成机理众多，有过饱和理论，絮凝理论，继成核理论，Ostwald熟化理论，图灵失稳理论等。物质在扩散过程中无对流和扰动是形成liesegang环的必要条件。气凝胶又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。举例：明胶、阿拉伯胶、硅胶等。气凝胶也具有凝胶的性质。值得注意的是，气凝胶的组成通常是非晶的，