Гистерезис в желатине

Агар-агар — это эмульсоид, получаемый из морской водоросли, в состав сложной молекулы которого входят сульфогруппы и углеводные радикалы. Во многих отношениях он сходен с желатиной, но при данной концентрации его студни отличаются большей крепостью, а температура застудневания выше (рис. 7) кроме того, он менее чувствителен к изменениям pH. Он отличается большим гистерезисом застудневания температура плавления геля гораздо выше, чем температура застудневания. [c.245]

Если при температуре Гг желатину подержать долгое время, то вязкость возрастает до постоянного значения С. Если теперь быстро нагреть систему до прежней температуры, то изменение вязкости пойдет не по кривой СВА, а сначала по отрезку D, а затем, если выдерживать коллоид долгое время при Ti, по отрезку DE. Теоретически точки Е и А должны были бы совпадать, но вследствие изменения свойств желатины при термической обработке эти точки не совпадают. Такое явление называется гистерезисом. Петровская 29 показала, что такая необратимость зависит от температуры, при которой приготовлен золь. На рис. 102 кривая АВ характеризует влияние температуры на вязкость золя желатины. Так, если золь нагреть до температуры Tl, то его изменения вполне обратимы кривые ЛС[п = = /(Г)] как при нагревании, так и охлаждении совпадают если золь нагреть до температуры Гг, то кривые нагревания АЕ и охлаждения ED не совпадают, причем это несовпадение тем резче выражено, чем выше температура. [c.361]

Явление гистерезиса наблюдается не только у геля кремниевой кислоты, но и в гелях оксидов железа (III) и алюминия, желатины, целлюлозы и др. [c.372]

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]

При исследовании застудневания водно-глицериновых растворов желатины Арис впервые подробно оци-сал явление гистерезиса температур застудневания. Эффект, который аправедливо следует назвать эффектом Ариса, очень своеобразен и может в определенной степени служлть критерием правильности той или иной гипотезы строения студней. [c.201]

Совершенно аналогично происходит оводнение и обезвоживание студней коллагена, желатины, целлюлозы и др. Здесь, как и для 8102, имеется область несовпадения кривых оводне-ния и обезвоживания — область гистерезиса. Для Ог были найдены данные обезвоживания и оводнения (табл. 92). [c.277]

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]

Рис. 45. Схематический ход кривых осмотического давления при изменениях температуры а—заюсимость Р ог температуры для желатины (по Липатову) б—гистерезис осмотического давления.

На рис. 45,6 в схематическом виде для раствора желатины представлена гистерезисная петля осмотического давления—AB DA, т. е. необратимый ход кривой P—f T) при быстрых изменениях температуры. При быстром нагревании от Ti до T a осмотическое давление нарастает сначала от точки А до точки D плавно и медленно, что отвечает отрезку ОЛ на рис. 45,а, а потом от точки D до точки С—весьма круто, подобно отрезку АВ на рис. 45,о. При быстром охлаждении от T a до падение осмотического давления идет по совершенно иной кривой СВА (отрезок этой кривой СВ аналогичен отрезку СВ на рис. 45,с). Таким образом, как и в случае гистерезиса оводнения и обезвоживания гистерезис осмотического давления заключается в несовпадении прямого и обратного процессов изменения осмотического давления с температурой. Явление это легко объясняется процессами дезагрегации (деструктурирования) и агрегации (структурирования) макромолекул растворенного полимера при быстром нагревании макромолекулы не успевают дезагрегироваться на большее число более мелких частиц и достичь равновесия при быстром же охлаждении, наоборот, система, пришедшая в равновесие, не успевает придти в новое равновесие путем агрегации и уменьшения числа частиц. Если бы нагревание и охлаждение вести крайне медленно, то значения Р должны были бы уложиться на прямой АС, т. е. пропорционально значениям абсолютнь Х температур, как того требует закон Гей-Люссака. Таким образом, нарушение обратимости процесса изменения осмотического давления в растворах высокомолекулярных соединений является только кажущимся, обязанным влиянию фактора времени, не учитываемого термодинамикой, а следовательно не противоречащим признанию этих растворов за истинные. [c.197]

Указанная схема полностью обратимого процесса, однако, является по существу идеализированной, которой на практике подчиняется лишь сравнительно небольшое число дисперсных систем, главным образом коллоидные растворы некоторых органических красителей. Даже в таких обратимых лиофильных системах, какими являются растворы желатины, агар-агара, синерезис протекает все же не вполне обратимо, причиной чего является химическая неоднородность подобных полимеров и явление побочных (например, гидролитических) реакций с растворителем. Во многих случаях неполная обратимость является кажущейся, как результат гистерезиса в длительно протекающих процессах структурирования и деструктурирования. В случае неэластичных (необратимых) или хрупких студней (гелей) застудневание и синерезис протекают вообще необратимо по схеме [c.232]

Явление гистерезиса наблюдается не только у геля НаЗЮд, но и в гелях гидратов окисей железа и алюминия, желатина, целлюлозы и др. [c.417]

Наиболее распространен вискозиметрический метод исследования тиксотропии в ротационных приборах, который впервые применил Ф. Н. Шведов в работах с растворами желатины [95]. Обычно о наличии тиксотропии судят по появлению петель гистерезиса на кривой напряжение — скорость сдвига, возникающих при переходе от малых к высоким скоростям сдвига и обратно. В частности, такой метод применили Воларович и Вальдман [128], исследуя тиксотропию смазочных масел при низких температурах, а Виноградов с сотр. [130] и позднее Ма-русов [131], исследуя консистентные смазки (см. рис. 19). Однако П. А. Ребиндер с сотр. давно указывал на то, что при течении дисперсных систем собственно тиксотропные превращения смазок, связанные с взаимодействием структурных элементов, обязательно будут искажаться ориентацией этих элементов в потоке. Для структурированных дисперсных систем инвариантная вискозиметрнческая характеристика возможна либо случае полного разрушения структуры при отсутствии заметного восстановления, либо в условиях стационарного течения при наличии равновесия между разрушением и восстановлением. Поэтому величина вязкостного сопротивления будет характеризовать лишь данное тиксотропное состояние системы, но не будет отражать кинетики тиксотропного структурообразования. Площадь петли гистерезиса также не может служить мерой тиксотропии, поскольку кривая в виде петли получается при течении не только тиксотропных, но и необратимо разрушающихся систем. Именно поэтому в работах школы П. А. Ребиндера, в том числе и в работе по исследованию тиксотропии олеогелей [88], тиксотропные свойства оценивались (и их рекомендуется оценивать) по изменению прочностных показателей (предельного напряжения сдвига). [c.117]

Гелеобразование для раствора желатины изучено полнее, чем гелеобразование в случаях какой-либо другой системы (обзор по этому вопросу см. 1б1). Вязкость и жесткость раствора могут быть измерены методом затухающих колебаний. Этим методом было найдено, что при медленном охлаждении 1 % -иого раствора желатины вязкость возрастает постепенно, жесткость же увеличивается внезапно по достижении определенной температуры. Как и начало геле-образоваиия при охлаждении, так и плавление геля при нагревании происходит внезапно. В действительности при нагревании равновесие устанавливается скорее, чем при охлаждении, так как большие молекулы принимают положения, необходимые для образования поперечных связей очень медленно, в то время как разрыв связей может происходить без какого-либо существенного изменения положения молекул. Гелеобразование может происходить при добавлении осадителя к раствору желатины. Эти изменения обратимы в том смысле, что растворение и гелеобразование могут происходить по мере повышения или понижения температуры или при изменении растворителя следует отметить, что обычно при этом наблюдается явление гистерезиса. Жесткость образовавшегося геля увеличивается во времени благодаря медленному образованию дополнительных поперечных связей, которое имеет место и без дальнейшего изменения температуры. Жесткость увеличивается с увеличением молекулярного веса и уменьшается с повышением температуры кроме того, она увеличивается пропорционально квадрату концентрации. Графически выраженная зависимость логарифма концентрации геля от обратной величины абсолютной температуры плавления представляет собой прямую линию в значительрюм интервале концентраций. Из этого соотношения можно вычислить молекулярные теплоты гелеобразования , равные 50—70 ккал моль. Точное значение этой величины еще не установлено, но существование теплот гелеобразования, несколько меньше указанных, было подтверждено калориметрическим методом. Оводнение геля желатины при соприкосновении с водой и его обезвоживание зависят от предыстории данного образца, в частности от той концентрации, при которой произошло образование геля, Очевидно, система образующихся поперечных связей определяется концентрацией желатины во время гелеобразования она изменяется очень медленгю при оводнении или обезвоживании при низких температурах в присутствии воды. С другой стороны, характеристика набухания, образовавшегося при дайной концентрации геля, может изменяться при набухании его в воде до различной концентрации и последующей усадке при осторожном нагревании примерно до 20°. Все эти свойства подтверждают наличие трехмерной сетчатой структуры, образованной из полимерных молекул за счет поперечных связей, обратимо распадающихся при нагревании или разбавлении, ио образующихся относительно медленно. [c.325]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология