Коллоидные системы

Получение и применение:

• Получают золи при помощи диспергаторов и гомогенизаторов (хотя существует точка зрения, что довольно часто это один и тот же агрегат, который разные источники называют по-разному).
• Применяют в химии, фармацевтике, военном деле, т.к. вышеперечисленные свойства позволяют резко улучшить качественные и количественные показатели химических реакций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Гели 

         В результате молекулярного сцепления частиц дисперсной фазы из золей при их коагуляции образуются гели. При этом не происходит разделения фаз; другими словами, переход золей в гель не является фазовым превращением. При образовании геля вся дисперсионная среда (например, вода в гидрозоле) прочно связывается поверхностью частиц дисперсной фазы  в ячейках  пространственной структуры геля. Гели способны обратимо восстанавливать свою пространственную структуру во времени, но после высушивания наступает разрушение их структуры и они теряют эту способность.  

         Ге́ли (ед.ч. гель, от лат. gelo — «застываю») — структурированные дисперсные системы, состоящие из высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ. Наличие трёхмерного полимерного каркаса (сетки) сообщает гелям механические свойства твёрдых тел (отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и способность к деформации (пластичность и упругость). 

          Гели (или студни) представляют собой студенистые осадки, образующиеся при коагуляции золей. К ним относят большое количество полимерных гелей, столь хорошо известные вам кондитерские, косметические и медицинские гели (желатин, холодец, мармелад, торт “Птичье молоко”) и, конечно же, бесконечное множество природных гелей: минералы (опал), тела медуз, хрящи, сухожилия, волосы, мышечная и нервная ткани и т.д. Историю развития на Земле можно одновременно считать историей эволюции коллоидного состояния вещества. 

           Гели состоят, по крайней мере, из двух компонентов, один из которых образует непрерывную трёхмерную макромолекулярную сетку, выступающую в роли каркаса, пустоты в которой заполнены низкомолекулярным растворителем — дисперсионной средой. Вещества, способные образовывать макромолекулярную структуру гелей, называются гелеобразователями.  К ним относятся как неорганические (диоксид кремния, оксид алюминия), так и органические вещества и их смеси (поливиниловый спирт, полиакриламид, желатина, агар-агар, пектиновые вещества и др.). 

         В качестве низкомолекулярной дисперсионной среды — наполнителя геля — выступают вода, низшие моно- и олигоспирты,  углеводороды (общее название «лиогели»).

• Гели с водной дисперсионной средой называются гидрогелями,
• Гели со спиртовой дисперсионной средой называются алкогелями,
• Гели с углеводородной дисперсионной средой называются  органогелями.

Гели образуются при коагуляции и последующей коалесценции золей, понижении температуры, концентрировании мицеллярных растворов мыл или выделении новой дисперсной фазы из пересыщенных растворов. 

         Удалением из лиогелей жидкой среды можно получить тонкопористые тела (аэрогели или ксерогели), в которых дисперсная фаза превращается в прочные адгезионные или фазовые (когезионные) пористые структуры. Таковыалюмогель и силикагель, получаемые высушиванием гидрогелей гидроксида алюминия и кремниевых кислот. 

         Гели термодинамически неустойчивы: со временем структура гелей нарушается (отслаивается) – из них выделяется вода. Это явление называют синерезисом. Вследствие синерезиса дисперсная система самопроизвольно разрушается с выделением жидкой концентрированной фазы в результате самопроизвольного уплотнения структурной сетки. При удалении низкомолекулярного растворителя (высушивании) гели, обычно, необратимо разрушаются.

Применение гелей:

• Гели широко используются для производства разнообразных косметических, лекарственных препаратов и продукции бытовой химии (для ухода за волосами, для бритья, для наращивания ногтей и т. п.), а также для лабораторных исследований методом электрофореза и др.
• Гелями могут заполняться анатомические имплантаты, применяемые в пластической хирургии.
• Твердые гели (алюмогель, силикагель) широко применяются как адсорбенты.

 

          В современном русском языке для описания структурированных дисперсных систем, состоящих из высокомолекулярных и низкомолекулярных компонентов, параллельно используются слова «гель» и «желе» (отлат. gelo через англ. gel и фр. gelée), а также «студень» (русск.). И хотя, по существу, различий между ними нет, в химии термин «гели» применяется для характеристики необратимо разрушающихся структурированных дисперсных систем (дисперсная фаза состоит, как правило, из неорганических макромолекул). Студнями именуют системы, характеризующиеся обратимостью процесса коагуляции.

Также сложились следующие области применения терминов:

• «гель» — химия, химическая технология, косметические и бытовые средства;
• «желе» — в кулинарии сладкие фруктовые или ягодные студенистые блюда;
• «студень» — в кулинарии мясное или рыбное блюдо из охлажденного мясного (или рыбного) бульона с кусочками мяса (или рыбы), значительно реже — в химической технологии и физиологии (устар.).

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Коллоидные системы (коллоиды, др.-греч. κόλλα — клей и εἶδος — вид; «клеевидные», золи) —дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями. Размеры коллоидных частиц варьируются в пределах от 1 нм до 100 нм. В свободнодисперсных коллоидных системах (дымы, золи) частицы не выпадают в осадок.

Или это:

Система, в которой дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющие размер от 1 до 100 нм, распределены в другой фазе, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию и именуемой дисперсионной средой.

Основные свойства:

• Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.
• В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча (эффект Тиндаля).
• Дисперсные частицы не выпадают в осадок – Броуновское движение поддерживает их во взвешенном состоянии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Тимошин А.С. Коллоидные системы: Справочник, т. 2. – Москва: Издательство  М., 2002. – 917 с.
2. Ларин И.И. Адсорбция  М.: Стройиздат, 1999. – 639 с.
3. Жук В.Ф. Золи и гели М.: Стройиздат, 1998. – 675 с.
4. Жуков А.И Коагуляция М.: Стройиздат, 2001. – 263 c.