гели

ГЕЛИ (от лат. gelo — застываю)

1) в коллоидной химии Г. — дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, в которых 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 температуры или концентрировании мицеллярных растворов мыл, выделении новой дисперсной фазы из пересыщ. растворов (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 количестве всего лишь неск. %, иногда-долей %. Чем более анизометричны частицы и менее лиофильна их поверхность по отношению к дисперсионной среде, тем меньше содержание дисперсной фазы, при котором система теряет текучесть. Распад структуры Г. и переход системы в текучее состояние наз. пептизацией. Этот процесс происходит при введении лиофилизующих веществ (см. лиофильность и лиофобность) или при повышении температуры.

В т. наз. мезоморфных Г. структурную сетку образует жидкокристаллич. фаза (мезофаза). Такие Г. возникают из растворов дифильных блоксополимеров в термодинамически "плохих" растворителях по отношению к одному из блоков сополимера. Мезоморфная фаза обычно представляет собой мицеллоподобные пластинчатые или цилиндрич. ассоциаты из тех блоков, которые менее растворимы в данном растворителе; мезоморфные Г. образуются и в концентрированных растворах мылоподобных ПАВ.

Системы, по свойствам подобные Г., но не обладающие тиксотропией (т. наз. псевдогели), образуются при фазовом расслоении растворов полимеров, коагуляции и неполной коалесценции каучуковых латексов и эмульсий некоторых высоковязких нефтепродуктов, жиров, биогенных веществ. Свойствами 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 которых 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 кислот.

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 растворителях сшитые линейные полимеры и растворы 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 некоторых синтетич. каучуков; гидрогели желатины, агара, поливинилового спирта; органогели некоторых эфиров целлюлозы, акрилонитрила.

Гелеобразование играет важную роль при использовании промывочных буровых растворов, в производстве 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 производстве 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}