Структурированные системы. 
Коллоидная химия

Образование гелей и студней

В быту понятия «студень» и «гель» ассоциируются с кулинарными блюдами и некоторыми косметическими и лекарственными средствами. В коллоидной химии студнями называют структурированные системы, образовавшиеся из истинных растворов ВМС, а гелями — структурированные системы, образовавшиеся из золей — гетерогенных коллоидных растворов.

Структуру студням и гелям придает трехмерный каркас, который в гелях формируется из частиц дисперсной фазы золя, а в студнях — из макромолекул ВМС (рис. 9.15).

Рис. 9.15. Структурированные системы: гели и студни.

Гели образуются в результате взаимодействия отдельных самостоятельных частиц золя (переход золь — гель). По теории ДЛФО возможность образования геля определяется глубиной энергетического дальнего минимума.

И Основные положения теории ДЛФО приведены в параграфе 4.2.

Увеличение дисперсности частиц золя приводит к возрастанию избытка поверхностной энергии и сил притяжения между частицами, увеличение концентрации способствует их сближению. Однако гель может образовываться даже при малых концентрациях частиц дисперсной фазы, особенно если частицы золя имеют вытянутую форму. Например, в случае кремниевой кислоты переход золь — гель возможен при массовой концентрации 3%; вытянутые частицы оксида ванадия (У) образуют гель при концентрации в сотые доли процента.

Студни могут образовываться двумя путями: в результате набухания ВМС и при застудневании их растворов (рис. 9.16).

Рис. 9.16. Способы образования студней.

При набухании ВМС молекулы растворителя внедряются между макромолекулами, раздвигая уже имеющийся каркас.

И Набухание ВМС описано в подпараграфе 9.2.1.

При застудневании структурирование происходит в результате взаимодействия между макромолекулами ВМС (подобно переходу золь — гель), причем образующие каркас связи возникают не только на концах цепей макромолекул, но и между другими участками цепи.

Увеличение температуры и перемешивание препятствуют образованию гелей и студней, затрудняя образование связей между частицами; охлаждение же способствует этому процессу.

Резюме

Гелями называют структурированные дисперсные системы, образовавшиеся из золей (гетерогенных коллоидных растворов)-, студнями называют структурированные системы, образовавшиеся из молекул ВМС.