ГЕЛИ
(от лат. gelo- застываю),
1) в коллоидной химии Г.-дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, в к-рых
частицы дисперсной фазы образуют пространств. структурную сетку. Представляют
собой твердообразные ("студенистые") тела, способные сохранять форму, обладающие
упругостью (эластичностью) и пластичностью. Типичные Г. имеют коагуляционную структуру,
т.е. частицы дисперсной фазы соединены в местах контакта силами межмол. взаимодействия
непосредственно или через тонкую прослойку дисперсионной среды. Для них характерна
тиксотропия, т.е. способность в изотермич. условиях самопроизвольно восстанавливать
свою структуру после мех. разрушения. Такие Г. образуются, напр., при коагуляции
золей (к о а г е л и), понижении т-ры или концентрировании мицеллярных р-ров мыл,
выделении новой дисперсной фазы из пересыщ. р-ров (лио гели). Г. могут возникать
в виде рыхлых осадков либо образуют структурную сетку во всем объеме первоначально
жидкой системы без нарушения ее макрооднородности. Г. с водной дисперсионной средой
наз. гидрогелями, с углеводородной-органогелями.
Гелеобразование (желатинирование, застудневание) возможно при содержании
дисперсной фазы в системе в кол-ве всего лишь неск. %, иногда-долей %.
Чем более анизометричны частицы и менее лиофильна их пов-сть по отношению
к дисперсионной среде, тем меньше содержание дисперсной фазы, при к-ром
система теряет текучесть. Распад структуры Г. и переход системы в текучее
состояние наз. пептизацией. Этот процесс происходит при введении лиофилизующих
в-в (см. Лиофилъность и лиофобностъ)или при повышении т-ры.
В т. наз. мезоморфных Г. структурную сетку образует жидкокристаллич.
фаза (мезофаза). Такие Г. возникают из р-ров дифильных блоксополимеров
в термодинамически "плохих" р-рителях по отношению к одному из блоков сополимера.
Мезоморфная фаза обычно представляет собой мицеллоподобные пластинчатые
или цилиндрич. ассоциаты из тех блоков, к-рые менее растворимы в данном
р-рителе; мезоморфные Г. образуются и в концентрированных р-рах мылоподобных
ПАВ.
Системы, по св-вам подобные Г., но не обладающие тиксотропией (т. наз.
псевдогели), образуются при фазовом расслоении р-ров полимеров, коагуляции
и неполной коалесценции каучуковых латексов и эмульсий нек-рых высоковязких
нефтепродуктов, жиров, биогенных в-в. Св-вами Г. обладают пены, стабилизованные
высокомол. ПАВ, и высококонцентрированные (спумоидные) эмульсии.
Большинство Г. термодинамически неустойчиво; при старении вследствие
изотермич. переконденсации или рекристаллизации обратимая по отношению
к мех. воздействию коагуляц. структура перерождается в необратимую конденсационно-кристаллизационную.
Кроме того, многие Г. подвержены синерези су-сокращению объема с выделением
жидкой фазы в результате самопроизвольного уплотнения структурной сетки.
Удалением из лиогелей жидкой среды можно получить тонкопористые тела-аэрогели,
или ксерогели, в к-рых слабые коагуляц. контакты между частицами превратились
в результате сушки в прочные адгезионные или фазовые (когезионные) контакты.
Таковы, напр., алюмогель и силикагель-сорбенты, получаемые обезвоживанием
гидрогелей соотв. гидроксида алюминия и кремниевых к-т.
2) В химии и технологии полимеров Г.-неплавкие и нерастворимые продукты
поликонденсации или полимеризации. Момент времени, когда реакц. смесь теряет
текучесть вследствие сшивки растущих полимерных цепей, наз. точкой гелеобразования
или гель-точкой. Г. наз. также набухшие в р-рителях сшитые линейные полимеры
и р-ры полимеров, потерявшие текучесть вследствие возникновения пространств.
молекулярной сетки, стабилизи-ров. хим. или водородной связями либо в результате
межмол. взаимодействия. Таковы, напр., набухшие в водной среде ионообменные
смолы; пространственно-сшитые декстраны (сефадексы) и полиакриламиды, используемые
в гель-проникающей хроматографии; набухшие в жидких углеводородах сополимеры
стирола и дивинилбензола, а также резины на основе натурального и нек-рых
синтетич. каучуков; гидрогели желатины, агара, поливинилового спирта; органогели
нек-рых эфиров целлюлозы, акрилонитрила.
Гелеобразование играет важную роль при использовании промывочных буровых
р-ров, в произ-ве мн. полимерных материалов, катализаторов и сорбентов,
пищ. продуктов, фармацевтич. и косметич. препаратов, при нанесении разл.
рода покрытий. Ксерогели на полимерной основе имеют практич. значение в
произ-ве искусств. кожи, мембранных фильтров и др. Образование и распад
Г. происходят в природных биохим., почвенных и геол. процессах.
Лит. см. при статьях Дисперсные системы, Структурообразование,
Студни. Л. А. Шиц.
|