ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Желатинирование, синерезис и механические свойства гелей и студней Застудневание золей и растворов высокомолекулярных соединений из "Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии Издание 3" Коллоидные растворы, потерявшие текучесть, называются гелями или студнями. Эти системы полностью или частично потеряли агрегативную устойчивость, но сохранили кинетическую устойчивость (см. введение к гл. VII). Часто к гелям относят осадки, включаюш,ие значительное количество дисперсионной среды. Такие осадки не вполне однородны (кинетическая устойчивость нарушена), и их правильнее выделить в отдельную группу коагелей или коагулятов. Гели не следует смешивать с пастами, которые представляют собой суспензии, потерявшие текучесть вследствие высокой концентрации. Грубодисперсные суспензии также могут образовывать гели, особенно в вязких жидкостях. Такие системы иногда называются псевдогелями. [c.209] Не все коллоидные растворы способны переходить в гели. Такие гидрофобные золи, как коллоидные растворы золота, хлористого и иодистого серебра, сернистого мышьяка и им подобные, не дают гелей, в-то время как коллоидные растворы УгОв, Ре(ОН)з, А1(0Н)з, 8102 и многие другие образуют типичные гели. Взвеси анизодиаметричных частиц (палочки, пластинки) легче переходят в гели, чем взвеси изодиаметричных частиц. [c.209] Процесс перехода золя или раствора высокомолекулярного / соединения в гель носит название застудневания или желатина- / рования. Повидимому, было бы правильнее сохранить термин гели для систем, образующихся из коллоидных растворов, а студни — из растворов высокомолекулярных соединений, в соответствии с чем образование первых называть желатинированием, а вторых застудневанием. Однако в настоящее время часто не делают различия между этими понятиями. [c.209] Застудневание является следствием образования связей или усиления взаимодействия между частицами золя или молекулами полимера. Существуют три основных вида застудневания 1) коагуляционное 2) ассоциация молекул высокополимерных соединений 3) образование химических связей между молекулами высокополимерных соединений, а также между коллоидными частицами. [c.210] При подходящих условиях все факторы, вызывающие коагуляцию, способны вызвать коагуляционное желатинирование коллоидных растворов. Связь между коагуляцией и желатинированием может быть иллюстрирована на примере 3,2%-ного золя гидрата окиси железа в воде. Этот золь представляет собой ньютоновскую жидкость при добавлении к нему 8 мг-экв/л КС1 у него появлялась аномалия вязкости, 22 мг-экв/ л вызывали застудневание п 46 мг-экв1л КС1 коагуляцию. Изменение агрегирования частиц в ряду золь—гель—коагулят схематически представлено на рис. 65. [c.210] Образование химических связей между соседними молекулами полимера играет большую роль в формировании студней высокомолекулярных соединений. Примером может служить вулканизация каучука, при которой молекулы сшиваются атомами серы. Б. А. Догадкин установил, что при действии кислорода иа натрий-бутадиеновый каучук между цепями образуются кислородные мостики и вязкость раствора при этом резко повышается. Аналогичные явления известны для многих других высокомолекулярных соединений. Мостики между молекулами, при соответствующих условиях, лишают растворы текучести. [c.211] С увеличением концентрации повышается возможность ассоциации молекул и коагуляционного взаимодействия частиц. По этой причине концентрированные золи и растворы легче застудневают,- чем разбавленные. Для каждой системы существует предельная концентрация, ниже которой она не способна застудневать например, при комнатной температуре не удается получить студни желатины из растворов, концентрация которых ниже 0,7—0,9%, и агар-агара при концентрации ниже 0,2%. У взвесей игольчатых и палочкообразных частиц предельная концентрация гелей очень низка, в частности, известны гели пятиокиси ванадия, содержащие 0,005% УгОв. [c.211] Повышение температуры увеличивает скорость колебательного и поступательного движения молекул и коллоидных частиц, следовательно, оно приводит к ослаблению связи между частицами и затрудняет образование гелей. Растворы высокомолекулярных соединений застудневают в более или менее определенном интервале температур. Можно также говорить о температуре плавления студня, понимая под этим термином интервал температуры разжижения студня. Температура застудневания обычно несколько ниже температуры плавления. Интервал между температурами плавления и застудневания возрастает с уменьшением концентрации. У студней большой концентрации температуры плавления и застудневания почти совпадают. [c.211] Коагуляционное желатинирование, так же как обычная коагуляция, зависит от валентности, гидратации и концентрации ионов (см. введение к гл. УП). Но если вероятность коагуляции увеличивается с повышением валентности ионов или их концентрации, то желатинирование происходит только при оптимальной концентрации электролитов. Оптимальная концентрация резко изменяется с увеличением валентности ионов. [c.212] Электролиты также оказывают значительное влияние на желатинирование растворов высокомолекулярных соединений. Так, например, известно, что присутствие в желатине солей приводит к ее застудневанию. В изоэлектрической точке скорость застудневания желатины достигает наибольшего значения. 3. А. Роговин и М. Я. Шляховер показали, что небольшие примеси солей кальция очень сильно повышают вязкость концентрированных растворов нитроцеллюлозы. [c.212] Действие электролитов на растворы высокомолекулярных соединений носит сложный характер. Часто оно вызывает образование связей между молекулами полимера, что приводит к понижению растворимости соединений. В других случаях электролиты способствуют ассоциации молекул. [c.212] Высокомолекулярные соединения обычно содержат фракции низкомолекулярных соединений. Так, С. М. Липатов и И. Н. Путилова показали, что желатина может быть разделена на несколько фракций, различающихся по своему молекулярному весу. Низкомолекулярные фракции более растворимы, чем высокомолекулярные, и их присутствие препятствует застудневаник раствора желатины. Действие неэлектролитов на желатинирование высокомолекулярных соединений очень специфично. Неэлектролиты, уменьшающие растворимость, обычно способствуют желатинированию. [c.212] Исследования П. А. Ребиндера и его сотрудников выявили значительное влияние поверхностно-активных веществ, играющих роль пептизаторов, на застудневание глинистых суспензий, растворов мыл в минеральных маслах и многих других систем. Так же как в случае действия электролитов и низкомолекулярных фракций, желатинирование имеет место при оптимальных концентрациях поверхностно-активных веществ. Малые концентрации недостаточны для стабилизации частиц, а высокие концентрации вызывают разжижение гелей вследствие полного разрыва связей между частицами. [c.212] Вернуться к основной статье