سلسلة حمض السيليكا الغروية / سول السيليكا عبارة عن تشتت جسيمات السيليكا على نطاق النانو مع تشتت وثبات عاليين. ويستخدم على نطاق واسع في الصب الدقيق، وحاملات المحفز، والطلاءات، ومنتجات السيراميك وصناعة الورق. يؤثر تشتت سول السيليكا بشكل مباشر على أدائه وتأثيره في التطبيق، لذلك من المهم فهم العوامل التي تؤثر على تشتته.

1. حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات
يعد حجم جسيمات جزيئات السيليكا الغروية عاملاً مهمًا في تحديد قابليتها للتشتت. بشكل عام، كلما كانت جزيئات السيليكا أصغر في محلول السيليكا، زادت مساحة سطحها المحددة وزادت طاقتها السطحية، وبالتالي فإن تشتتها أفضل. يمكن فصل الجزيئات الصغيرة والموحدة بسهولة أكبر عن بعضها البعض في المحلول والحفاظ على حالة تشتت جيدة. إذا كان توزيع حجم الجسيمات غير متساو، فإن الجسيمات الأكبر حجما تميل إلى التجمع، مما يؤدي إلى انخفاض في التشتت.
العوامل التي تؤثر على حجم الجسيمات هي كما يلي.
طريقة التحضير: عادة ما يتم تحضير محلول السيليكا بطريقة السول جل. يمكن تعديل حجم جسيمات الجزيئات عن طريق التحكم في ظروف تفاعل التحلل المائي، مثل درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني وزمن التفاعل.
مثبت الجسيمات: أثناء عملية التحضير، تساعد إضافة كمية مناسبة من المثبت على التحكم في نمو وتجمع الجسيمات، وبالتالي الحصول على حجم جسيمات موحد.

2. قيمة الرقم الهيدروجيني
يرتبط تشتت محلول السيليكا ارتباطًا وثيقًا بقيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول. تظهر محلول السيليكا الحمضي ذو السلسلة الحمضية تشتتًا جيدًا عند قيم الرقم الهيدروجيني المنخفضة. يؤثر الرقم الهيدروجيني للمحلول على توزيع الشحنة على سطح جزيئات السيليكا، مما يؤثر بدوره على التنافر الكهروستاتيكي بين الجزيئات.
في الظروف الحمضية (الرقم الهيدروجيني 2-4): يكون سطح محلول السيليكا مشحونًا بشكل إيجابي، مما يسبب التنافر بين الجزيئات ويمنع تراكم الجسيمات، وبالتالي فإن التشتت جيد.
في ظل الظروف المحايدة أو القلوية: مع زيادة قيمة الرقم الهيدروجيني، تنخفض الشحنة على سطح الجسيمات، ويضعف التنافر الكهروستاتيكي، ومن المرجح أن تتجمع الجسيمات، مما يؤدي إلى انخفاض التشتت. لذلك، عادة ما تكون محلول السيليكا الحمضية المتسلسلة أكثر استقرارًا في البيئات الحمضية.

3. القوة الأيونية
تعد القوة الأيونية عاملاً مهمًا آخر يؤثر على تشتت محلول السيليكا. يؤثر تركيز الأيونات في المحلول على تأثير حماية الشحنة على سطح الجزيئات الغروية. مع زيادة تركيز الأيونات في المحلول، يتم تحييد الشحنة الموجودة على سطح الجسيمات جزئيًا، ويضعف التنافر الكهروستاتيكي، ومن المرجح أن تتجمع الجسيمات، مما يؤدي إلى ضعف التشتت.
قوة أيونية منخفضة: عند القوة الأيونية المنخفضة، يكون التنافر الكهروستاتيكي على سطح جزيئات سول السيليكا قويًا، وليس من السهل أن تتصل الجزيئات ببعضها البعض، ويتم الحفاظ على التشتت الجيد.
قوة أيونية عالية: في المحاليل ذات القوة الأيونية العالية، يتم تعزيز تأثير التدريع الأيوني، ويضعف التنافر الكهروستاتيكي، ومن المرجح أن تتجمع الجزيئات، ويكون التشتت ضعيفًا. لذلك، عند تطبيق محلول السيليكا، من الضروري التحكم في تركيز الأيونات في المحلول لتجنب انخفاض التشتت بسبب القوة الأيونية المفرطة.

4. درجة الحرارة
درجة الحرارة لها أيضًا تأثير معين على تشتت محلول السيليكا. ستؤدي التغيرات في درجات الحرارة إلى تغيير حالة حركة الجسيمات في محلول السيليكا ولزوجة المحلول، مما يؤثر على تشتته.
درجة حرارة منخفضة: عند درجة حرارة منخفضة، تكون الطاقة الحركية للجزيئات في محلول السيليكا منخفضة، ولزوجة المحلول عالية، وتتحرك الجزيئات ببطء، ويكون التشتت ضعيفًا. قد تتسبب درجة الحرارة المنخفضة على المدى الطويل في تراكم الجسيمات وهطول الأمطار.
ارتفاع درجة الحرارة: ستؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى زيادة الطاقة الحركية للجزيئات وسيولة المحلول، ويمكن تحسين التشتت في وقت قصير، ولكن إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فسوف تتسبب في تكتل الجزيئات الغروانية، وبالتالي تقليل التشتت . ولذلك، فإن التحكم في نطاق درجة الحرارة المناسب يساعد في الحفاظ على استقرار وتشتت محلول السيليكا.

5. معدل السطح
أثناء تحضير واستخدام محلول السيليكا، غالبًا ما تتم إضافة معدّلات السطح أو المشتتات لتعزيز قابليته للتشتت. يمكن لهذه المواد المضافة أن تشكل طبقة واقية على سطح الجزيئات لمنع الاتصال المباشر والتجمع بين الجزيئات.
تعديل السطح: من خلال معالجة التعديل الكيميائي، يمكن إدخال مجموعات وظيفية محددة مثل مجموعات الهيدروكسيل والكربوكسيل على سطح جزيئات السيليكا لتعزيز قوة التنافر بين الجزيئات، وبالتالي تحسين التشتت.
المشتت: يمكن للمشتت أن يقلل بشكل فعال من قوة التفاعل بين الجزيئات ويحسن تشتت محلول السيليكا في المحلول، خاصة في المحاليل عالية التركيز أو البيئات المعقدة. دور المشتتات مهم بشكل خاص.

6. التركيز
يعد تركيز سول السيليكا أيضًا عاملاً رئيسياً يؤثر على التشتت. عند التركيزات المنخفضة، يكون التفاعل بين الجزيئات الغروية ضعيفًا، وتوجد مساحة كافية بين الجزيئات للتشتت، ويكون التشتت جيدًا. ومع ذلك، عند التركيزات العالية، تصبح المسافة بين الجزيئات أصغر، ويزيد تردد الاصطدام بين الجزيئات، ويحدث التجميع بسهولة، مما يؤدي إلى تقليل التشتت. لذلك، في التطبيقات العملية، يجب التحكم في تركيز محلول السيليكا وفقًا لبيئة الاستخدام المحددة لضمان تشتته الجيد.