Связнодисперсные системы

Взаимодействие частиц дисперсной фазы в свободнодисперсной системе может в определенных условиях приводить к их агрегации с образованием сплошной пространственной сетки, в которую заключена дисперсионная среда. Возникающая связнодисперсная система получила название геля.

Гель - связнодисперсная система, содержащая сплошную пространственную сетку из частиц дисперсной фазы, в ячейках которой заключен растворитель.

Гель можно рассматривать как коллоидный раствор ВМС, который под воздействием внешних факторов потерял свою текучесть. Но гель может образоваться и в процессе ограниченного набухания. Для каждого полимера существует определенная точка гелеобразования, которая соответствует тому пороговому значению концентрации раствора, при превышении которой раствор переходит в гель. Для водного раствора агар-агара при комнатной температуре точка гелеобразования соответствует концентрации 1,2%, а для желатина - 0,5%.

Понижение температуры уменьшает подвижность макромолекул и способствует гелеобразованию. Наиболее легко гелеобразование протекает при рН, соответствующем изоэлектрической точке, когда макромолекула белка по всей длине содержит противоположно заряженные функциональные группы, склонные к образованию межмолекулярных связей. Способствует гелеобразованию также прибавление к раствору электролитов, чьи ионы, связывая воду, частично дегидратируют полимер.

Гелями в организме являются мозг, кожа, хрящи, глазное яблоко.

Для большинства гелей характерна эластичность. При резком механическом воздействии на гель происходит его разжижение, но этот процесс обратим, и в состоянии покоя образовавшийся раствор снова превращается в гель. Это явление называется тиксотропией. Тиксотропия наблюдается при сотрясении мозга и последующем восстановлении его структур.

При длительном стоянии геля происходит необратимый процесс его старения, который выражается в дальнейшем упорядочении структуры, сжатии геля и выделении из него растворителя. Этот процесс называется синерезисом. Старению геля способствуют низкая температура, высокая концентрация полимера, кислотность, соответствующая изоэлектрической точке, и длительный покой в системе. С процессом синерезиса, протекающем в живых тканях, связан процесс уплотнения мяса старых животных и утончение их костей.

Вопросы для самоконтроля.

1. Как меняется структура раствора ПАВ и ВМС при увеличении его концентрации? Истинные и коллоидные растворы ПАВ и ВМС. От чего зависит критическая концентрация мицеллообразования?

2. Сравните молекулярно-кинетические и оптические свойства, а также устойчивость лиофильных и лиофобных коллоидных растворов.

3. Что такое солюбилизация, как она используется?

4. Из каких стадий складывается процесс набухания полимера? К чему он приводит? Какие факторы влияют на процесс набухания ВМС?

5. Сравните вязкость и коллигативные свойства истинных растворов электролитов и лиофильных коллоидных растворов ВМС.

6. Как возникает гель? Какие факторы способствуют гелеобразованию?

128