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Baustofftechnik 1 - Sole und Gele

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Baustofftechnik 1

Sole und Gele

Inhaltsverzeichnis

Sole und Gele bestehen aus Teilchen mit einer kolloidalen Größe von  $ d < 1 \cdot 10^{-4} \ mm $ und werden der Gruppe der amorphen Baustoffe zugeordnert. Die einzelnen Teilchen selbst können kristallin oder amorph sein. Zudem können sie in Berührung stehen (Gel) oder auch durch eine Flüssigkeit getrennt sein (Sol).

Sol

Ein Sol ist ein weiches System ohne eine Vernetzung der Partikel/Teilchen. 

Definition

Merke

In einem Sol sind Teilchen (Stoff) in einer Flüssigkeit (Dispersionsmittel) kolloidal (gleichmäßig) verteilt. Alle Teilchen sind frei beweglich. Ist das Dispersionmittel Wasser so spricht man von einem Hydrosol, bei allen anderen Flüssigkeiten spricht man von einem Lyosol. Organische Dispersionsmittel sind Organosole und gasförmige Dispersionmittel tragen den Namen Aerosol. 

Erklärung

Beispiel

Wir stellen uns einen Behälter mit einer Flüssigkeit (bspw. Wasser) vor. In den Behälter füllen wir nun Partikel mit einer kolloidalen Größe von $ 30 \ \mu m $. Wenn die Partikel nicht auf den Behälterboden sinken, sich aber stattdessen in der Flüssigkeit gleichmäßig verteilen, so liegt ein Sol vor. Man spricht bei diesem Gemisch auch von einer Suspension.

Baustoff als Sol: Bitumen

Bitumen
Bitumen

 

Gel

Ein Gel ist ein starres System mit vernetzten Partikeln. Es wird durch Dehydrierung aus einem Sol gewonnen $\rightarrow $ Gelierung. Anstelle eines Gels kann man auch von einem viskoelastischen Festkörper sprechen. 

Definition

Merke

Der Begriff Gel ist die Abkürzung für Gelantine. Es stellt ein disperses System dar. Die dispergierten Bestandteile innerhalb des Dispersionmittels weisen eine Anordnung (Gerüste) auf. Jedoch sind diese Gerüste unregelmäßig, bewirken aber dennoch eine Formbeständigkeit des Systems. 

Erklärung

Beispiel

Wenn wir dem Sol (oben) nun das Wasser entziehen, so entsteht eine Vernetzung der Partikel. Diesen Zustand eines festen Körpers bezeichnet man dann als Gel. 

Baustoff als Gel: Zementstein

Zementstein
Zementstein

 

Sol-Gel-Prozess

Wie bei diesem Verfahren bereits bekannt, wird ein Sol in ein Gel überführt. Dabei laufen zwei Teilprozesse ab.

  1. Hydrolyse
  2. Kondensation

Der Prozess für die Herstellung von nichtmetallisch-anorganischen Materialien und anorganischen polymeren Hybridmaterialien genutzt. Als Ausgangsmaterial verwendet man hauptsächlich Alkoxide (Alkoholate) von Metallen. 

Beschichtung von Glas

Der Sol-Gel-Prozess wird in der Baustofftechnik für die Beschichtung von Glas genutzt. Dabei wird ein Flüssigkeitsfilm (Sol) mit Hilfe eines Tauchbades oder Sprühen auf die Glasoberfläche aufgebracht. Durch eine anschließende pyrolytische Fixierung (Hitze) entsteht eine dauerhafte Festkörperschicht auf der Glasoberfläche.