Химическая энциклопедия - гели

(от лат. geloзастываю), 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.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988