2. Гелеутворення. Тиксотропія. Синерезис гелів

Перехід колоїдної системи з вільнодисперсного стану в зв’язанодисперсний, називається гелеутворенням, а структуроутворенні колоїдні системи, що утворюються при цьому називаються гелями. При повній втраті агрегативної стійкості колоїдні частинки з’єднуються в крупні агрегати, утворюючи густий осад – коагулят.

Гелеутворення може бути викликано прибавкою до дисперсної системи електролітів, збільшення концентрації золя, зниженням температури.

Із збільшенням концентрації електроліту знижується агрегативна стійкість, збільшення часткової концентрації веде до зростання числа контактів між частинками, з пониженням температури знижується інтенсивність броунівського руху і, відповідно, підвищуються стійкість просторових міцелярних структур. При механічній дії, при перемішуванні, струшуванні, зв’язки між частинками в коагуляційній сітці можуть бути порушенні і гель перетворюється в текучій золь. Якщо залишити цей золь у спокої, то через деякий час зв’язки самовільно відновляться, утворивши не текучій гель.

Здатність коагуляційних структур відновлюватися після їх механічного руйнування називається тиксотропією (від грецького “тиксо” – доторкання, “тропе” – зміна).

Тиксотропні властивості можуть мати не тільки колоїдні системи. Деякі концентровані суспензії, емульсії, розчини високомолекулярних з’єднань також тиксотропні. Тиксотропія часто проявляється в природі. Так, ґрунти, в звичайних умовах досить тверді, але легко розжижуються при вібраціях або ударах. Тиксотропними властивостями ґрунтів пояснюється їх сповзування.

Це явище має велике практичне значення для таких тиксотропних систем, як шоколадні маси, тісто. Формування цих систем проводять при зруйнованій структурі, яка з часом (тиксотропний період) повністю відновлюється. При цьому вироби набувають форми. Тиксотропні властивості визначають якість мастильних фарб. При нанесенні щіткою фарби повинні розріджуватись, потім якомога швидше твердіти, щоб не відбувалося стікання фарби з поверхні під дією сил тяжіння.

Гель може бути знову переведений в золь при добавленні до нього електроліту – стабілізатора; цей процес називається пептизацією:

пептизація

Гель Золь

гелеутворення

При добавленні до гелю електроліту – пептизатора іони його, сорбуються на частинках, відновлюють подвійний електронний шар. Зчеплення між частинками порушується, міцелярна структура руйнується і перетворюється в золь.

Гелі з часом починають зтискатися, зменшуються в об’ємі, виділяючи при цьому дисперсійне середовище. Це явище називається синерезисом. Воно пояснюється тим, що з часом продовжується збільшення числа контактів між частинками, саме це приводить до згущення структури і виділення дисперсійного середовища. Синерезис обумовлений зростанням міцності контактів між частками і супроводжується виникненням кристалізаційних містків між частками. Мимовільний перехід коагуляційної структури в конденсаційно-кристалізаційну з вижиманням рідини - типовий приклад синерезису. Синерезису спонукають фактори, які сприяють коагуляції.

Синерезис має велике практичне значення. Наприклад, при сушінні надрукованих тканин: волога віддаляється й загустка на тканині з пасти - коагуляційної структури - перетворюється в монолітне тверде тіло - плівку - конденсаційно-кристалізаційну структуру. Те ж відбувається при висушуванні поверхні, покритої олійною фарбою, при випалі гончарних виробів, при випічці хліба: тісто, що представляє собою пасту, переходить у тверде тіло.

Але синерезис грає й негативну роль, коли при зберіганні відбувається пересушування системи, її ущільнення, у результаті чого система втрачає свої властивості. Так відбувається при тривалому зберіганні зубної пасти, наприклад.

Синерезис сповільнюють всі ті фактори, які сповільнюють коагуляцію.

Гелі відіграють велику роль у живій природі. М’ясо, оболонки клітин, нігті, волосся, шкіра – все це гелі різної концентрації, різного ступеня зневоднення. Гелеподібну природу має і протоплазма клітин.