что такое гель в химии
Что такое гель в химии
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 геля 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 гелях структурную сетку образует жидкокристаллич. фаза (мезофаза). Такие гели 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 гели образуются и в концентрированных р-рах мылоподобных ПАВ.
Системы, по св-вам подобные гелям, 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 гелей обладают пены, стабилизованные высокомол. ПАВ, и высококонцентрированные (спумоидные) эмульсии.
Большинство гелей 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 гели 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 гели-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. Гелями 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 гелей происходят в природных биохим., почвенных и геол. процессах.
===
Исп. литература для статьи «ГЕЛИ» : нет данных
Страница «ГЕЛИ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
Что такое гель: понятие, определение, химические составы гелей, назначение и применение
Понятие «гель»
Слово «гель» латинского происхождения. Gelo в переводе означает «застываю», gelatus – означает «неподвижный, замороженный».
Вам будет интересно: Омар Мухтар: герой ливийского сопротивления
Определение понятию дает коллоидная химия – наука, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления.
Что такое гель с точки зрения химии? Гель – это такая дисперсная система с дисперсионной средой, в которой частицы фазы формируют пространственную структурную сетку. В состав геля входят как минимум два компонента.
Гель – коллоидная система
Дисперсными называют такие системы, в которых частицы одного вещества равномерно распределены среди частиц другого вещества. В таких системах различают:
Вам будет интересно: Al2(SO4)3 молярная масса и структурная формула
Частички фазы размером от 1 до 100 нм образуют коллоидные растворы. Эти системы характеризуются особыми свойствами, не характерными для истинных растворов и грубодисперсных систем. Коллоидные растворы – микрогетерогенные довольно устойчивые системы, их частицы не оседают со временем под действием силы тяжести. Примеры: водные коллоиды сульфидов металлов, серы.
Гели определяют по степени дисперсности фазы к коллоидным системам.
Агрегатное состояние фазы и среды в гелях
В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы различают 8 типов дисперсных систем. Если среда – газ, то фаза может быть жидкостью (мы уже рассматривали туман) или твердым веществом. Например, дым или смог – в газообразной среде распределены частички твердой фазы. Оба варианта систем называют аэрозолем.
Если средой является жидкость, а в ней распределены твердые частички фазы, то такая система называется золем или суспензией, в зависимости от размера частиц. Из золей при определенных условиях получаются гели.
По определению химии гели – дисперсные системы, в которых дисперсионная среда – твердое вещество, дисперсная фаза – жидкость. То есть гель – название типа дисперсионной системы наряду с эмульсией, аэрозолем, суспензией и др.
Гели – растворы, потерявшие текучесть
Некоторые растворы высокомолекулярных веществ и золей при длительном хранении могут превращаться в гели. Частицы ВМС или золя связываются между собой, образуя сплошную сетку. Внутрь такой сетки проникают частицы растворителя. Таким образом, дисперсионная среда и дисперсная фаза меняются своими ролями. Фаза становится непрерывной, а частицы среды – изолированными. Так, система теряет текучесть и приобретает новые механические свойства. Что такое гель? Это коллоидные системы, потерявшие текучесть вследствие формирования в них внутренних структур.
Некоторые гели со временем расслаиваются, при этом происходит самопроизвольное выделение жидкости. Это явление называют синерезисом. Наблюдается уплотнение пространственной сетки, уменьшение объема геля, образование так называемого твердого коллоида.
Процессы превращения золя в гель и геля в твердый коллоид обратимы. Например, белок желатин, представляющий собой твердый коллоид, при набухании в воде превращается в желе – гель. Важно соблюдать температурный режим, доводить желатин до кипения, но не кипятить, иначе структура разрушается, и гель превращается в золь, приобретая текучесть.
При высыхании гели необратимо разрушаются.
Классификация гелей
В зависимости от химического характера дисперсионной среды различают гели: гидрогели, алкогели, бензогели и др. Гели, бедные жидкостью или совершенно безводные, называют ксерогелями. Ксерогелем является столярный клей в плитках, крахмал, сухой листовой желатин. Сложными по составу ксерогелями являются печенье, мука, сухари.
Некоторые гели содержат мало сухого вещества, но все равно обладают пространственной структурой. Это кисель, студень, простокваша, растворы мыл. Их называют лиогелями.
Выделяют группу коагелей. Это студенистые осадки, которые получаются при коагуляции золей (кремниевой кислоты, гидроксида железа (III) и пр.) и высаливании растворов полимеров. В коагелях дисперсионная среда образует отдельную фазу, только небольшая часть среды связана.
Использование и значение гелей в медицинской практике
В медицине гели используют:
Разогревающие гели
Популярные разогревающие гели изготавливают на основе:
При использовании разогревающих средств необходимо ознакомиться с инструкцией по применению гелей, учесть противопоказания и соблюдать частоту применения.
Охлаждающие гели
Разогревающие гели нельзя применять сразу после травм. В это время необходимо использовать наоборот охлаждающие средства. Лучше всего ненадолго приложить лед и использовать холодный компресс. Спортсмены применяют специальные охлаждающие спреи. Затем можно нанести охлаждающий гель, например с ментолом. Охлаждение предотвращает развитие отека и воспаления, обезболивает. Холод нужно применять в первые сутки после травмы. Через 2-3 дня начинают использовать разогревающие средства, усиливающие местный кровоток, что способствует рассасыванию гематом.
Определение прочности геля
Производителям медицинских, фармацевтичеких, косметических гелей необходимо знать их твердость. Эластичность и сила разрыва гелей важна для изготовления коронарных стентов, материал которых должен быть сходен по механическим свойствам с живой тканью; контактных линз, свечей, гелеобразных смазочных веществ, питательных средств для культивирования микроорганизмов. Прочность гелей важна при изготовлении зубных паст, кремов, пастилок.
Для определения прочности геля по Блуму используют прибор Блума. На нем определяют нагрузку, необходимую для продавливания поверхности геля цилиндрической насадкой определенным диаметром (12,7 мм) на глубину 4 мм.
Что такое гель? Это дисперсные системы, которые характеризуются определенной структурой, придающей им свойства твердых тел. Гели состоят как минимум из двух компонентов, один из них непрерывно распределен в другом. Их можно получить коагуляцией золей. Для гелей характерно явление набухания. Надеемся, что если на экзамене вас попросят: «Охарактеризуйте понятие «гели»!», вы с легкостью сможете это сделать!
Что такое гель в химии
Гель представляет собой студенистое тело, способное сохранять форму и обладающее упругостью и эластичностью. Пространственная сетка образована частицами дисперсной фазы, которые соединены между собой с помощью межмолекулярного взаимодействия.
Гели могут образоваться при коагуляции золей, когда контакты между частицами легко и обратимо разрушаются при механических и тепловых воздействиях (см. золь-гель переход). Различают гидрогели и органогели, где в качестве дисперсионной среды выступают вода и органические соединения соответственно. При высушивании гелей, в зависимости от метода удаления дисперсионной среды, могут быть получены аэрогели, амбигели, криогели и ксерогели, значительно отличающиеся плотностью и особенностями микроморфологии.
Большинство гелей термодинамически неустойчиво и подвержено старению, которое сопровождается изменением (чаще всего усадкой и уплотнением) пространственной сетки.
Примеры веществ, образующих гели: аморфный (гелеобразный) гидроксид алюминия переменного состава Al2O3·nH2O, гидрогели кремниевых кислот (nSiO2·mH2O). При их высушивании получают, соответственно, алюмогель и силикагель — пористые вещества, используемые в качестве сорбентов и носителей для катализаторов.
В химии и технологии полимеров гелями являются набухшие в водной среде ионообменные смолы; пространственно-сшитые декстраны (сефадексы) и полиакриламиды; набухшие в жидких углеводородах сополимеры стирола и дивинилбензола, а также резины на основе натурального и некоторых синтетических каучуков; гидрогели желатины, агара, поливинилового спирта; органогели некоторых эфиров целлюлозы, акрилонитрила.
Значение слова «гель»
1. физ. студенистое вещество, обладающее некоторыми механическими свойствами твёрдых тел ◆ Записи вносятся любой ручкой со световодостойкими чернилами (пастой, гелем) синего, фиолетового или черного цвета. «События // «Бизнес-журнал»», 2004 г. (цитата из НКРЯ) ◆ Добавляя в гель цветные красители, можно создавать необыкновенные композиции, объединяющие, казалось бы, невозможное: зелень живых растений и яркий цвет субстрата. Татьяна Булгакова, «Цветочная «косметичка»», 2003 г. (цитата из НКРЯ)
2. хим. в коллоидной химии — дисперсная система с жидкой или студнеобразной дисперсионной средой, в которых частицы дисперсной фазы соединены в местах контакта силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через тонкую прослойку дисперсионной среды ◆ По аналогии с золями, гели в зависимости от характера дисперсионной среды делятся на гидрогели, алкогели, бензогели и т. д. А. И. Болдырев, «Физическая и коллоидная химия», Учебник для сельскохозяйственных вузов, 1983 г.
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова приличествовать (глагол), приличествует:
Презентация по химии «Дисперсные системы: гели»
Описание разработки
Гели – это дисперсные системы, образованные по меньшей мере двумя составляющими – твердой и жидкой фазой или двумя жидкими очень вязкими фазами (твердообразные не текучие структурированные системы, образовавшиеся в результате действия молекулярных сил сцепления между коллоидными частицами или макромолекулами полимеров). Ячейки пространственных сеток гелей обычно заполнены растворителем.
Гель состоит из твердой и жидкой фаз и представляет собой полутвердое тело, желе. Это плотное и в то же время, не имеющее стабильной формы состояние – жидкость с желеобразующим веществом – каркасом.
Свойства гелей.
Гелям присущи некоторые свойства твердых тел, например способность сохранять свою форму и восстанавливать ее после деформации. Однако они отличаются от твердых тел тем, что скорость диффузии в гелях вследствие распыленности вещества дисперсной фазы почти такая же, как в чистой дисперсной среде.
Поэтому электрическая проводимость электролитов в гелях мало чем отличается от электрической проводимости их в чистой дисперсионной среде.
Получение.
Гели получают путем суспендирования в воде порошка полимера (являющегося по химической структуре кислотой) и добавлением очень небольшого количества (по сравнению с объёмом воды) нейтрализующего агента (щёлочь, сода, карбонаты и гидрокарбонаты аммония, аммиак, триэтаноламин и пр. ). При перемешивании массы смесь загустевает с образованием вязкого геля.
Применение в медицине.
Гели широко применяются для лечения и профилактики травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата. По сравнению с мазями, гели являются крайне перспективной лекарственной формой, так как имеют pH близкий к pH кожи, быстро изготавливаются, не закупоривают поры кожи, быстро и равномерно распределяются, в гели можно ввести гидрофильные лекарственные вещества, можно изготовить суспензионные гели (например, гель с серой).
Содержимое разработки
Гели – это дисперсные системы, образованные по меньшей мере двумя составляющими – твердой и жидкой фазой или двумя жидкими очень вязкими фазами (твердообразные не текучие структурированные системы, образовавшиеся в результате действия молекулярных сил сцепления между коллоидными частицами или макромолекулами полимеров). Ячейки пространственных сеток гелей обычно заполнены растворителем.
Гель состоит из твердой и жидкой фаз и представляет собой полутвердое тело, желе. Это плотное и в то же время, не имеющее стабильной формы состояние – жидкость с желеобразующим веществом – каркасом.
Гелям присущи некоторые свойства твердых тел, например способность сохранять свою форму и восстанавливать ее после деформации. Однако они отличаются от твердых тел тем, что скорость диффузии в гелях вследствие распыленности вещества дисперсной фазы почти такая же, как в чистой дисперсной среде. Поэтому электрическая проводимость электролитов в гелях мало чем отличается от электрической проводимости их в чистой дисперсионной среде.
Гели получают путем суспендирования в воде порошка полимера (являющегося по химической структуре кислотой) и добавлением очень небольшого количества (по сравнению с объёмом воды) нейтрализующего агента (щёлочь, сода, карбонаты и гидрокарбонаты аммония, аммиак, триэтаноламин и пр.). При перемешивании массы смесь загустевает с образованием вязкого геля.
Применение в медицине
Гели широко применяются для лечения и профилактики травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата. По сравнению с мазями, гели являются крайне перспективной лекарственной формой, так как имеют pH близкий к pH кожи, быстро изготавливаются, не закупоривают поры кожи, быстро и равномерно распределяются, в гели можно ввести гидрофильные лекарственные вещества, можно изготовить суспензионные гели (например, гель с серой).
Гели для ультразвукового исследования Они препятствуют образованию между ультразвуковым преобразователем и поверхностью детали воздушного зазора, который создает помехи при прохождении звукового импульса.
Гели занимают промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами. Они обладают порой уникальными механическими, оптическими и электрическими свойствами, что определяет их различное применение в промышленности и быту.
При поливе растений большая часть влаги просачивается в слои почвы, не доступные корневой системе растений, или испаряется. Добавление в почву суперабсорбентов позволяет решить эту проблему. Впитывая влагу при поливе, гель постепенно отдает ее растениям. Применение гелей позволяет сократить количество поливов и уменьшает вымывание удобрений из верхних слоев грунта. Суперабсорбенты можно использовать при выращивании декоративных растений. Растения, особенно влаголюбивые, прекрасно приживаются в новой, полимерной почве.
Повышение нефтеотдачи пластов обеспечивается с помощью гелеобразующих композиций, способных к пространственному структурированию в пористых средах с образованием химически сшитых гелей. Эти композиции обычно представляют собой растворы полимеров и сшивающих агентов в воде с концентрацией, не превышающей 1,5 %. При нагревании в пластах, растворы образуют прочный эластичный гель. Разработки в данной области, позволяют создавать сухие смеси, при растворении которых образуются составы, способные к образованию термоустойчивых гелей с заданной скоростью.
Чтобы превратить стакан воды в прочный эластичный гель
необходимо всего 1г состава
Состав растворяется в воде
при 20 0 С в течение 15 мин.
Полученный раствор после нагревания в течение 12-24ч