Студни, их образование и свойства

Студни обладают таким удивительным свойством, как память . Если высушить при низкой температуре до одного и того же содержания влаги два студня, один из которых был получен из разбавленного, а другой из концентрированного раствора желатина, а затем дать им снова набухнуть в воде, то первый студень набухнет гораздо больше, чем второй. Причина этого явления состоит в том, что при высушивании до известной степени в студнях сохраняется внутренняя структура, возникшая при их образовании. [c.192]

Свойства студней. Наиболее характерной особенностью студней является их эластичность. Растворы ВМС, обладающие слабыми межмолекулярными связями, характеризуются большой текучестью. Студень способен противостоять течению, и вплоть до определенного значения приложенного сдвига ведет себя как эластичное твердое тело. Степень эластичности связана с концентрацией студни, содержащие в единице объема малое число межмолекулярных связей, весьма эластичны, в то время как увеличение числа межмолекулярных связей увеличивает жесткость образованного студня. Так, например, увеличение концентрации раствора в 8 раз (от 0,05 до 0,4%) приводит к повышению критического напряжения сдвига более чем в 15 тысяч раз. [c.373]

Гипотеза сетчатой структуры студией удовлетворительно объясняет их механические свойства, рассматривая студень ка К пространственный каркас, отдельные участки которого между фиксированными точками обладают свойствами обратимой деформации за счет гибкости цепей. Однако возникает ряд затруднений при попытках объяснить с помощью гипотезы о сетчатой структуре другие особенности образования и поведения студней. [c.181]

Обращает на себя внимание следующий на первый взгляд поразительный факт такие плотные ткани и органы, как мышцы, кожа, почки, сердце, на 70—80% состоят из воды. Содержание воды в твердом, упругом органе — сердце — всего на 3—Ъ% ниже, чем в протекающей через него жидкой крови. Еще более поразительно, что некоторые морские животные, например медузы, на 96—99% состоят из воды. Тело медузы — это почти чистая вода, иногда, содержащая менее 1% сухого вещества. Характерные свойства этих белковых студней, имеющих, однако, определенную форму и структуру, объясняются их способностью связывать и лишать подвижности очень большие количества воды. Иногда внутренняя тонкая структура белкового геля легко разрушается при встряхивании. Механическое сотрясение такого геля вызывает его разжижение. Однако через некоторое время внутренняя структура геля воссоздается и жидкость снова превращается в студень. Все сказанное делает понятным, какую большую роль в образовании структурных элементов живого вещества играет вода. [c.385]

Относительно свойств пищевой желатины и ее фальсификации см. у К U h Гя. По его данным наиболее ценные указания на чистоту исследуемого образца дает проба на образование студня. Только действительно хорошая, богатая глютином желатина обладает способностью образовать по охлаждении студень из растворов 1 100. Для растворения желатины берут дестиллированную воду при 60° полученный раствор следует охлаждать возможно быстро,—в холодном помещении. Согласно данным КйЫ я, хорошая желатина, которая способна давать студень из раствора 1 100, содержит меньше 2°/ц золы, — обычно между 1,4—1,5°/q. Солей меди в желатине обнаружить ему никогда не удавалось. [c.208]

Как видно из относительно подробного разбора особенностей застудневания растворов ПВС, требуется всесторонний учет условий, при которых образуется студень, для того, чтобы можно было отнести его к тому или иному типу студней и соответственно предсказать его свойства и поведение. Подобно тому как нельзя применять к студням разных полимеров одну и ту же схему образования и одни и те же представления о структуре, так даже в пределах одного конкретного полимера — и это наглядно демонстрирует приведенный выше разбор особенностей студнеобразования растворов ПВС — нельзя все разновидности студней этого полимера рассматривать как однотипные. [c.185]

Трудность отыскания подходящего полимера заключается не только в этом. Для возникновения студнеобразного состояния необходимо, чтобы вязкость второй (полимерной) фазы, образующейся при фазовом распаде, была очень высокой и обеспечивала гетерогенность системы и упругость остова (матрицы) студня. Если молекулы полимера в этих условиях недостаточно жестки-и нарастание вязкости с концентрацией полимера протекает не очень быстро, то вторая фаза будет обладать относительно высокой текучестью и вместо застудневания произойдет жидкое расслоение или образование рыхлого осадка (разрушенный слабый студень). Ранее упоминалось о том, что уникальные свойства желатины связаны с тем, что при температурах ниже 40 °С в воде происходит спирализация молекул, вследствие чего они приобретают большую жесткость и одновременно уменьшается совместимость желатины с водой это и является причиной застудневания растворов желатины. [c.245]

При охлаждении системы ниже температуры Гг (точки пересечения с кривой аморфного равновесия) происходит разделение фаз. Метастабильное состояние в этом случае менее вероятно, поскольку выпадение аморфной фазы связано с меньшим числом ограничений, чем образование кристаллов, по крайней мере в области не слишком высоких концентраций полимера. При температуре Гз состав фаз равен соответственно Х] и Х2- Концентрация полимера в первой фазе х, очень мала, а вторая фаза обогащена полимером, и в ней может с большей вероятностью развиваться кристаллизация. Если область под кривой аморфного равновесия простирается достаточно далеко в сторону больших концентраций полимера, то при охлаждении образуется студень. По-видимому, такой тип системы наиболее близок к реальным системам ПВХ — пластификатор. В образовавшемся студне могут протекать процессы кристаллизации, которые в конечном счете способны привести систему к синерезису. В случае хороших растворителей студень ПВХ может существовать длительное время без разрушения, поскольку степень кристалличности ПВХ невелика. Тем не менее в результате медленно идущих процессов упорядочения (в пределах аморфного состояния) свойства системы могут изменяться во времени в сторону увеличения жесткости. Эти явления будут рассмотрены более подробно в последующем -изложении. [c.10]

Если процесс набухания при данной температуре останавливается на второй или третьей стадии или если и при повышении температуры процесс набухания не идет дальше второй стадии, то набухший полимер, взятый в качестве самостоятельной системы, называется студнем, или, по старой терминологии, эластичным гелем. Таким образом, студень—это насыщенный раствор низкомолекулярной жидкости в высокополимере Жа- Жа. Другими словами, студень—это система, состоящая, во-первых, из пространственной сетки, образованной из сшитых в некоторых местах между собой макромолекул полимера, и, во-вторых, из молекул низкомолекулярной жидкости, заполняющих свободные места в этой сетке. Следовательно, в отличие от обычных растворов Жз- Ж], в которых растворитель Жх является непрерывной средой с прерывно и равномерно распределенными молекулами растворенного вещества, в студне непрерывной средой (сеткой, скелетом) является растворяемое вещество полимера, а прерывно распределенными оказываются молекулы растворителя. Такое своеобразное строение студней обусловливает появление в них и ряда особенных физических и механических свойств, на которых мы остановимся позднее. [c.181]

Одним из важных и интересных свойств дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой является их способность переходить при известных условиях в студень, т. е. в особое состояние, которое можно рассматривать как промежуточное между твердым и жидким состояниями. Таким свойством обладают некоторые коллоидные растворы, некоторые суспензии и многие растворы высокомолекулярных соединений. Необходимым условием застудневания в любой дисперсной системе является асимметричная форма частиц дисперсной фазы. При такой форме частиц возможно их соединение между собой определенными участками и образование сплошной сетчатой структуры, характерной для студнеобразного состояния. Свободные пространства между частицами могут быть заполнены жидкостью или, в случае ее удаления, газом. [c.228]

Растворимое стекло получают сплавлением кварцевого песка с поташом или содой или с сульфатом натрия и древесным углем (обычно на 3—5 молей ЗЮг берут 1 моль окиси щелочного металла). Под влиянием содержащихся в кварцевом песке следов солей железа образуются окрашенные в зеленоватые и сероватые тона стекловидные куски растворимого стекла. Однако большей частью растворимое стекло поступает в продажу в виде водных растворов, так как его растворение сопряжено с трудностями (в технике растворение осуществляют либо обработкой растворимого стекла водяным паром, либо предварительным смачиванием измельченного растворимого стекла небольшим количеством воды порошок впитывает воду с образованием твердого геля, после чего топко измельченный гель легко растворяется в воде) . Растворимое стекло применяют для пропитки бумажных тканей, проклейки бумаги, утяжеления шелка, для придания твердости хирургическим повязкам, изготовления замазок и склеивающих веществ, для приклеивания этикеток на стекле, придания дереву и тканям огнеупорных свойств, консервирования яиц (4—10%-ный раствор). Порошкообразный гель растворимого стекла используют в качестве наполнителя для мыла. Растворы растворимого стекла обладают ограниченной устойчивостью со временем они постепенно разлагаются с выделением кремневой кислоты. При этом часто раствор застывает в студень. [c.484]

Отсутствие текучести — основное свойство, характеризующее студень, при большом избытке растворителя можно объяснить образованием пространственной сетчатой структуры, построенной из макромолекул или агрегатов макромолекул полимера, соединенных достаточно прочными связями. В отличие от структур, образованных мицеллами лиофобных золей, эти связи могут возникать между любыми частями гибких макромолекул, а не только между их концевыми группами. В ячейках такой пространственной структуры находится низкомолекулярная жидкость. Связи между макромолекулами или их arpe гатами могут иметь различную природу. Как правило, они возникают между несольватированными участками макромолекул и являются результатом взаимодействия полярных групп, т. е. могут быть химическими связями, в том числе водородными. Если полимер содержит ионогенные группы, несущие противоположные заряды, возможно и электростатическое взаимодействие. [c.266]

Переход раствора полимера в состояние студня при той же концентрации называется застудневанием, например, при охлаждении 5%-ного раствора желатины он превращается в студень. Застудневание отчетливо проявляется в прекращении броуновского движения в студне, оно не сопровождается заметным тепловым эффектом или изменением объема, что объясняется малым числом образующихся межцепных связей. Влияние электролитов на скорость застудневания зависит от их положения в лиотропном ряду (см. стр. 185), начиная от сульфатов, которые наиболее сильно ускоряют застудневание. Напротив, лиотропный ряд влияния электролитов на плавление студней имеет обратную последовательность, так как наиболее сильное расплавляющее действие оказывают ро-даниды и йодиды (см. стр. 208). Ввиду замедленной скорости установления равновесия в растворах полимеров (см. стр. 171), их нагревание и охлаждение может сопровождаться гистерезисом ряда свойств — вязкости, оптического вращения (мутаротация) и др., изменение которых обычно отстает от скорости изменения температуры растворов. Интересно, что слишком сильное охлаждение не ускоряет, а тормозит процесс застудневания, благодаря замедлению скорости образования межцепных связей. Например, по Хоку, 1,5%-ный раствор желатины в глицерине застудневает при комнатной температуре в несколько дней, а при 0° остается в течение нескольких недель в жидком состоянии. В эластичных гелях при определенной концентрации полимера и электролитов застудневание раствора может происходить в изотермических условиях, по типу тиксотропных превращений. Разбавленный студень желатины можно получить тиксотропным, подобно гелю гидроокиси железа тиксотропными свойствами обладает также протоплазма при некоторых клеточных процессах — во время деления клеток, при возбуждении клетки, при действии наркотиков и др. [c.209]

Агар-агар и другие агароиды были описаны ранее в разделе Углеводы . Его получают из морских водорослей, произрастающих в Белом море и Тихом океане, и различающихся по свойствам в зависимости от происхождения. Агар незначительно растворяется в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде образует коллоидный раствор, который при остывании дает хороший прочный студень, обладающий стекловидным изломом, гар-агар применяют в кондитерской промышленности при производстве желейного мармелада, пастилы, зефира, при получении ЯСНЫХ и рыбных студней, желе, пудингов, при приготовлении юроженого, где он предотвращает образование кристаллов льда, светлении соков. [c.77]

Итак, кроме сгуденистой формы гидратов кремнезема, существует еще и растворимое в воде видоизменение этого вещества, как для глинозема. Такою же изменчивостью в свойствах и совершенно такими же отношениями к воде характеризуется и целый огромный ряд других веществ, имеющих большое значение в природе. Особенно велико число подобных веществ между органическими и преимущественно между такими классами их, которые составляют главный материал, образующий тело животных и растений. Достаточно упомянуть, напр., о клее, известном каждому в виде так называемого столярного, рыбьего и тому подобного клея, и всякий знает эти вещества также в форме студени и желе. Известно всем то же вещество и в виде раствора, потому что этим веществом в растворенном виде склеиваются предметы. То же вещество, в особом нерастворимом состоянии, входит в состав кожи и костей. Эги разные формы клея совершенно таковы же, как и разные формы кремнезема. Способность давать студень совершенно такова, как и в кремнеземе, и даже растворимый кремнезем так же клеит, как и раствор клея. То же самое повторяется для крахмала, камеди и белка, для творожистого вещества [казеина] и для целого ряда других подобных веществ. Перепонки, служащие для диализа, суть также нерастворимые, студенистые формы коллоидов. Тело животных и растений состоит из подобной же, в воде нерастворимой, массы, отвечающей студени, или нерастворимому гидрогелю. Белок, свернувшийся при варении яиц, составляет типическую форму студенистого состояния, Э каком являются подобные вещества в массе тел животных. Достаточно немногих указаний, чтобы видеть, как велико значение тех превращений, какие столь резко наблюдаются над кремнеземом, в общей совокупности явлений природы, и в этом отношении факты, добытые Г ремом в 1861 —1864 гг., составляют одно из существенных приобретений для истории образования органических форм. Легкость перехода из гид- [c.144]

Вследствие замедленной скорости установления равновесия в растворах полимеров (см.стр.152),их нагревание и охлаждение может сопровождаться гистерезисом ряда свойств — вязкости, оптического вращения (мутаротация) ндр., изменение которых обычно отстает от скорости изменения температуры растворов. Интересно, что слишком сильное охлаждение не ускоряет, а тормозит процесс застудневания, благодаря замедлению скорости образования межцепных связей. Например, по Хоку, 1,5%-ный раствор желатины в глицерине застудневает при комнатной температуре в несколько дней, а при 0° С остается в течение нескольких недель в жидком состоянии. В эластичных гелях при определенной концентрации полимера и электролитов застудневание раствора может происходить в изотермических условиях, по типу тиксотропных превращений. Разбавленный студень желатины можно получить тиксотроп-ным, подобно гелю гидроокиси железа тиксотропными свойствами обладает также протоплазма, при некоторых клеточных процессах — во время деления клеток, при возбуждении клетки, при действии наркотиков и др. [c.186]

Более изучена вторая стадия процесса изготовления губчатой резины из латекса—желатинирование латексной пены. Под термином желатинирование в классической коллоидной химии понимается переход раствора высокополимера в студень . Наличие сплошных структур придает такому студню своеобразные свойства—механическую прочность и упругость сдвига. Эти механические свойства определяются химической природой веществ (молекулярные силы сцепления между элементами структуры и взаимодействие их с дисперсной средой) и степенью развития структуры в объеме системы. Механизму образования таких структур может быть приписан коагуляционный характер. Основной причиной образования дисперсных структур с характерной механической прочностью и упругостью сдвига являются силы сцепления, действующие непосредственно между участками поверхностей—в местах наибольшей лиофоб-ности . [c.152]

Всякий студень состоит из двух фаз первой, составляющей скелет студня, придающей ему свойства твердого тела и образованной мицеллами, соединяющимися чаще в нитеобразные сетчатые сплетения, и второй — жидкой (лиогели) или газообразной (ксеро-гели), заполняющей все промежутки этого скелета. При желатинировании наблюдается характерное изменение вязкости системы. Вязкость возрастает по мере застудневания, Достигая в конечном результате значительных величин. [c.410]

Студень, как квазитвердое тело. Мы уже отмечали, что студни обладают механическими свойствами твердого тела. Он проявляют характерную для этих последних способность более или менее стойко сохранять свою форму и не изменять ее без зяешней силы, достаточной по величине. Далее, студни обладают известной механической прочностью. Они способны к упругой деформации (сдвиг, растяжение, изгиб) до известных пределов, подчиняясь при этом закону Гука. Происхождение этих свойств, каь мы знаем, связано с наличием в студнях внутренней структуры, образованной мицеллами и макромолекулами, более или мене( прочно соединившимися между собой. [c.412]

Перевод системы из однофазного состояния в состояние, для которого характерно наличие двух фаз, приводит к ну-клеации и росту зародышей фаз. Поскольку эти процессы зависят от кинетической подвижности молекул, логично предположить, что при малой подвижности макромолекул фазовый распад протекает преимущественно в результате роста зародышей низкомолекулярной фазы. Вследствие этого происходит обеднение растворителем неравновесного раствора, который постепенно приближается по составу к полимерной фазе. Образуется эмульсия, в которой дисперсной фазой является низкомолекулярная фаза, а непрерывной дисперсионной средой оказывается неравновесный раствор, превращающийся в полимерную фазу. При подвижности растущих зародышей фаз происходит их слияние и разделение фаз (по плотности) на два слоя. При высокой вязкости системы в целом или высокой вязкости полимерной фазы установление гидростатического равновесия наступает не сразу. При вязкостях порядка 1-10 —1-10 Па-с скорость течения при гравитационных нагрузках очень мала. Если вязкость полимерной фазы велика и концентрация ее достаточна для образования непрерывной фазы, возникает каркас . Такая система с полимерным каркасом, включающим низкомолекулярную фазу, обладает свойствами твердого тела и представляет собой студень . [c.34]

Гели представляют собой пространственные сетки, ячейки которых заполнены растворителем. Гели характеризуются упругостью и отсутствием текучести. Эластичные гели, образованные цепными молекулами ВМС, благодаря гибкости цепей, легко изменяют свой объем при поглощении или отдаче растворителя. Основное значение для свойств гелей имеет взаимодействие между цепными молекулами, и их способность образовывать достаточно прочные связи для возникновения пространственной сетки. Если таких связей не слишком много, то образуется студень, обладающий упругими свойствами. При очень большом числе связей полимер набухает слабо и проявляет свойства застекло-ванного тела. Образование студней связано с наличием более или менее прочных связей между цепями ВМС. При наличии лишь слабых связей в полимере или значительной энергии взаимодействия полимера с растворителем полимер сначала набухает, а затем полностью растворяется такое набухание называется неограниченным (гуммиарабик в воде) по существу, здесь набухание является лишь первой стадией растворения. Если же полимер содержит некоторое число прочных связей, то он набухает, но не растворяется, так как молекулы полимера не могут разойтись, — ограниченное набухание. Набухание в этом случае проис- [c.288]

Гидроксид алюминия — белое студени тое вещество, практически нерастворимое в воде, обладающее амфотерными свойствами (см. 3 о причинах его амфотерности). Гидроксид алюминия может быть получен обработкой солей алюминия щелочами или гидроксидом аммония. В первом случае необходимо избегать избытка щелочи, поскольку в противном случае гидроксид алюминия растворится с образованием комплексных тетрагидроксоалю-минатов [А1(ОН)4] , например [c.249]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология