1. Схематичне будова глобул скелета силікагелю
Частинки золю кулясті, складаються з неправильно упакованих кремнекислородних тетраедрів, поверхневий шар яких закінчується гідроксилом. Схематично будову такої частинки представлено на рис. 1.1 [4].
Золь не представляє собою істинно рівноважної системи, а її прагнення до зменшення вільної енергії проявляється в мимовільному переході золю в холодець. Гідрогель з плином часу також зазнає змін в результаті тих же конденсаційних процесів, які призводять до подальшого укрупнення і зрощенню первинних частинок.
Швидкість застудневанія залежить від цілого ряду факторів і, в першу чергу, від концентрації SiO 2 в золі, температури, рН середовища та природи мінеральної кислоти.
Механізм гелеобразования кремнієвої кислоти процесу повністю ще не з'ясований. Найбільше поширення і визнання отримала мицеллярная або фібрилярна теорія [4], по якій гель утворюється в результаті послідовної хімічної конденсації низькомолекулярних кремнієвих кислот, що супроводжується виділенням води. Ланцюги конденсованих полікремнієвих кислот, у свою чергу, з'єднуються між собою перехресними зв'язками, утворюючи еластичну структуру, здатну, завдяки капілярним силам, утримувати велику кількість води або розбавленого розчину силікату. За цією гіпотезою структурною основою всієї гелеподібної системи є частинки високополімера, взаємно пов'язані між собою.
Конденсаційний механізм гелеобразования краще за інших пояснює такі властивості колоїдної кремнєкислоти, як нечутливість золю до малих добавкам солей, вплив концентрації водневих іонів на швидкість застигання, незворотність гелю, еластичність і ін [4, 8].
Процес отримання гелю може бути зображений наступною схемою [4]: ​​
Si (OH) 4 полімеризація колоїдні частки (золь) агрегація сітка частинок (гель)
На першому етапі молекули Si (ОН) 4 конденсуються до розмірів колоїдних частинок з утворенням зв'язків.
На другому етапі така ж конденсація між первинними частинками веде до утворення гелю. Різниця між цими стадіями полягає в тому, що на першій з них конденсація приводить до суцільним масивним часткам кремнезему, а на другий вони змикаються тільки в окремих місцях. При цьому виходить дуже відкритий, але безперервний скелет, що поширюється по всій середовищі і тому додає всій системі деяку ступінь твердості.
Особливий інтерес для теорії формування пористої структури силікагелю представляє гіпотеза Планка [4]. Як і багато інших дослідників, Планк припускає, що в основі гелеобразования кремнієвої кислот лежить реакція конденсації з утворенням кисневих містків між атомами кремнію. Однак цієї реакції передує проміжна стадія утворення водневих зв'язків. Картина гелеобразования з такої точки зору представляється наступним чином. На першій стадії утворюються міцели (первинні частинки сферичної...
