ГЕЛИ

Гели (лат. gelo застываю) — студнеобразные или твердые коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, заключенной в пространственную структуру (сетку, каркас), образованную соединенными друг с другом частицами дисперсной фазы.

Примерами Гелей могут служить студни желатины, агара, пектина, кремниевой к-ты; такие продукты питания, как простокваша, кисели, желе, мармелад, сыр, хлеб и др. Особенно широко Гели представлены в растительных и животных организмах — все плотные ткани организмов, напр, мышечная и нервная, соединительная ткани, стекловидное тело глаза, различного рода биол, мембраны являются примерами сложных Г.

Наличие внутренней пространственной структуры придает Г. свойства твердых тел: они обладают определенной формой, к-рая может изменяться только под действием внешних сил.

Природа частиц дисперсной фазы и механические свойства образуемых ими Г. обусловливают подразделение Г. на хрупкие и эластические.

Хрупкие Гели, как правило, образуются при коагуляции лиофобных золей (см.), напр, гидрозолей пятиокиси ванадия, гидроокиси железа, двуокиси кремния и др. Сцепление частиц в пространственную структуру в таких Г. происходит в отдельных точках под действием вандерваальсовых сил притяжения. Хрупкие Г. представляют собой гетерогенные, двухфазные системы. Вследствие жесткости частиц дисперсной фазы и образуемого ими каркаса объем хрупких Г. при высушивании или поглощении ими жидкостей, напр, при оводнении, мало изменяется, поэтому хрупкие Г. называют также ненабухающими Г. При достаточно полном удалении дисперсионной среды путем высушивания из студнеобразных хрупких Г. получают высокопористые твердые тела, иногда называемые ксерогелями, являющиеся хорошими сорбентами (напр., силикагель). Хрупкие Г. содержат большое число капилляров, поэтому эти Г. могут поглощать значительные количества различных смачивающих их жидкостей.

Эластические Г., или студни, образуются при желатинировании р-ров высокомолекулярных соединений. Пространственная структура в этом случае возникает в результате сцепления гибких макромолекул. Благодаря их гибкости поглощение или удаление дисперсионной среды (растворителя) из эластического Г. сопровождается значительным изменением его объема. Поглощение жидкостей эластическими Г. является процессов избирательным в отношении природы жидкости и всегда сопровождается увеличением их объема — набуханием (см.), поэтому эластические Г. называют также набухающими Г. Эластические Г. представляют собой гомогенные однофазные системы. Типичными примерами эластических Г. являются Г. желатины, агара, каучука и многих других полимеров и биополимеров.

В зависимости от природы дисперсионной среды (воды, спирта, глицерина и др.) различают гидрогели, алкогели, глицерогели и т. п.

В тех случаях, когда связь между частицами дисперсной фазы в пространственной сетке Г. непрочная, Г. проявляют свойство тиксотропии (см.), т. е. могут обратимо переходить в золь или р-р при механическом воздействии (встряхивание, перемешивание). Полученные таким образом золи или р-ры полимеров в покойном состоянии вновь желатинируются.

Гели могут претерпевать процесс старения, так наз. синерезис; при этом происходит уменьшение объема Г. при сохранении его формы; часть дисперсионной среды (растворителя) отделяется.

Г. широко применяются в микробиол., сан.-гиг. и клин, лабораториях для приготовления питательных сред, для проведения некоторых видов гель-фильтрации (см.). Полиакриламидный, агаровый и крахмальный Г. используются в качестве носителей при электрофорезе в лабораторной диагностике таких заболеваний, как ревматизм, инфаркт миокарда, пневмонии, шизофрения, талассемия и др.

Фильтрация мочи через гель сефадекса G-25 применяется для ранней диагностики беременности (выделение конъюгированных эстрогенов).

Библиография: Вейс А. Макромолекулярная химия желатина, пер. с англ., М., 1971; Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии, М., 1975, библиогр.; Папков С. П. Студнеобразное состояние полимеров, М., 1974.

В. П. Мишин.