Գել

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Գել
Colloid gel.svg
Միցելյար գելի կառուցվածքը. կոլոիդ գել
Տեսակքիմիական միացությունների խումբ
Ենթադասնյութ[1]
MeSHD20.280.320 և D26.255.165.320
Նկարագրված էՍովետական մեծ հանրագիտարան (1926—1947)
Commons-logo.svg Gels Վիքիպահեստում

Գել (լատ.՝ gelo - «սառում եմ»), կառուցվածքային դիսպերս համակարգ, որը կազմված է մակրո- (բարձրամոլեկուլային) և մոնո- մոլեկուլային նյութերից։ Պոլիմերային եռաչափ շրջանակի (ցանցեր, մատրիցներ) առկայությունը գելին հաղորդում է պինդ մարմիններին հատուկ մեխանիկական հատկություններ՝ պլաստիկություն և առաձգականություն։

Գելը բաղկացած է դիսպերս փուլում գտնվող առնվազն երկու բաղադրիչից՝ պինդ և հեղուկ[2]։ Պինդ բաղադրիչը սպունգանման, եռաչափ մակրոմոլեկուլային ցանց (կամ մատրիցա) է, որը կարկասի դեր է կատարում, որի ծակոտիները լցված են հեղուկ բաղադրիչով՝ ցածրամոլեկուլային լուծիչով (լյոգել) կամ գազով (քսերոգել)[3]։ Հեղուկ բաղադրիչն այդպիսով անշարժանում է պինդ բաղադրիչում։ Եթե ​​ցանցը շատ ծակոտկեն է, իսկ օդը պահվող գազն է, ապա գելը կոչվում է նաև աերոգել[4]։ Երկու բաղադրիչներն էլ ամբողջությամբ թափանցում են միմյանց մեջ (կոհեզիա)։ Այս սահմանումը ամենատարածվածն է, չկա ընդհանուր ընդունված սահմանում։

Ստուգաբանություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Գելը՝ որպես ժելատինի հապավում, իր ներկայիս նշանակությունը ստացե է Թոմաս Գրահամի շնորհիվ։ Դոնդողը, այսինքն՝ խտացրած միսը կամ մրգային հյութը, առաջանում է ֆրանսերեն ժելեից (gelée), որը, ինչպես ժելատինը, հավանաբար հանգում է լատիներեն gelu «սառել» բառին[5][6]։

Ցանցի կառուցվածք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ընդհանուր տարբերակում է արվում երկրորդային վալենտային գելերի և հիմնական վալենտային գելերի միջև։ Երկրորդային վալենտային գելերի ցանցը հիմնված է դիպոլ-դիպոլ փոխազդեցության ուժերի[7], ջրածնային կապերի կամ Կուլոնյան ուժերի վրա, մինչդեռ հիմնական վալենտային գելերի ցանցը հիմնված է կովալենտային ատոմային կապերի վրա։ Երկրորդային վալենտային գելերը ջերմային շրջելի են (օրինակ՝ պեկտինի կամ ժելատինի վրա հիմնված գելերը)։

Ցանցը կարող է առաջանալ ինչպես օրգանական (պոլիվինիլային սպիրտ, պոլիամիդ, ժելատին, ագար-ագար, պեկտինային նյութեր), այնպես էլ անօրգանական (սիլիցիումի երկօքսիդ, ալյումինի օքսիդ) միացություններից։ Այն նյութերը, որոնք կարող են ձևավորել գելերի մակրոմոլեկուլային կառուցվածքը, կոչվում են գել ձևավորողներ։ Ջուրը, ցածր մոնո- և օլիգասպիրտերը, ածխաջրածինները գործում են որպես ցածր մոլեկուլային դիսպերսիոն փուլ՝ գել լցնող։ Ջրային դիսպերսիոն փուլով գելերը կոչվում են հիդրոգել, սպիրտային ֆազ ունեցողները՝ ալկոգել, իսկ ածխաջրածնային փուլ ունեցողները՝ օրգանոգելներ (ընդհանուր անվանումը՝ լյոգել

Գելերը ձևավորվում են լուծույթների կոագուլյացիայի և զոլերի հետագա միաձուլման միջոցով, ջերմաստիճանի իջեցման, օճառների միցելյար լուծույթների խտացման կամ գերհագեցած լուծույթներից նոր դիսպերսիոն միջավայրի մեկուսացման միջոցով։

Լյոգելից հեղուկ փուլը հեռացնելով կարելի է ստանալ նուրբ ծակոտկեն մարմիններ (աերոգելեր կամ քսերոգելեր)[3], որոնցում դիսպերսիոն միջավայրը վերածվում է ամուր սոսինձի (ադգեզիա) կամ ֆազային (համակցված) ծակոտկեն կառուցվածքների։ Սրանցից են ալյումինագելը և սիլիկագելը, որոնք ստացվում են ալյումինի հիդրօքսիդի և սիլիկաթթվի հիդրոգելների չորացումից։

Գելերը թերմոդինամիկորեն անկայուն են. սիներեզիսի (սեղմման) պատճառով ցրված համակարգը ինքնաբերաբար փլուզվում է հեղուկ կենտրոնացված փուլի արտազատմամբ՝ կառուցվածքային ցանցի ինքնաբուխ սեղմման արդյունքում։ Երբ ցածր մոլեկուլային լուծիչը հեռացվում է (չորանում), գելերը սովորաբար անդառնալիորեն քայքայվում են։

Ռեոլոգիական հատկություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Գելերը կարելի է բնութագրել որպես մածուցիկաառաձգական հեղուկներ։ Նրանց հեղուկային հատկությունները գտնվում են իդեալական հեղուկի և իդեալական պինդ մարմնի հատկությունների միջև։

Ռեոլոգիայում սովորաբար ասում են, որ մածուցիկաառաձգական հեղուկն ունի գելային բնույթ, եթե պահեստավորման մոդուլի արժեքն ավելի մեծ է, քան կորստի մոդուլի արժեքը, այսինքն գելի կետում կամ գելացման կետում[6][8]։

Սինթեզ և կիրառություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Սափրվելու գել պոլիէթիլեն գլիկոլի հիմքով

Գելի ձևավորումը սովորաբար կոչվում է գելացիա, թեև այս տերմինը ներառում է միանգամայն տարբեր տարածքներ։ Սինթեզի գործընթացի այն կետը, որտեղ խոսվում է գելի մասին, կոչվում է գելի կետ[8]։

Սննդի դեպքում գելացումը սովորաբար առաջանում է գելացնող նյութերի կիրառմամբ։

Գելը և կոլոիդը կարող են փոխակերպվել միմյանց։ Մածուցիկաառաձգականությունը գելը վերածում է կոլագենի, իսկ կոագուլյացիան՝ կոլագենը գելի[9]։

Գելերը կարող են օգտագործվել որպես հիմք դեղագործական պատրաստուկների համար, պլաստիկ վիրաբուժության մեջ անատոմիական իմպլանտները լցոնելու համար, գելային թամբեր (օրինակ, հեծանիվի նստատեղ) և գելային ջրային մահճակալներ պատրաստելու համար[10], մազերի գել՝ սանրվածքը ձևավորելու համար, ինչպես նաև գնդիկավոր գրիչի թանաք կամ որպես դեկոր-գել թխվածքներ պատրաստելու համար։ Բնական ճարպերը նույնպես հաճախ գելեր են։ Գելերը օգտագործվում են նաև որպես մատրիցա գելային էլեկտրաֆորեզի տարանջատման գործընթացում։ Պուդինգը, ատամի մածուկը և պատի «պինդ» ներկը գելեր են։

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Gold V. Compendium of Chemical Terminology: IUPAC Recommendations — 1987.
  2. «IUPAC – gel (G02600)» (գերմաներեն) 
  3. 3,0 3,1 Chemistry (IUPAC) The International Union of Pure and Applied։ «IUPAC - xerogel (X06700)»։ goldbook.iupac.org։ Վերցված է 2022-10-05 
  4. Stefan Sepeur (2008)։ Nanotechnologie: Grundlagen und Anwendungen (գերմաներեն)։ Vincentz Network GmbH & Co KG։ ISBN 978-3-87870-333-4 
  5. Dörfler Hans-Dieter (2002-03-07)։ Grenzflächen und kolloid-disperse Systeme: Physik und Chemie (գերմաներեն)։ Springer։ ISBN 978-3-540-42547-2 
  6. 6,0 6,1 Cerdá Óscar Lafuente (2005)։ Thermoreversible Gele von isotropen und anisotropen Flüssigkeiten mit chiralen Organogelatoren (գերմաներեն)։ Cuvillier Verlag։ ISBN 978-3-86537-468-4 
  7. Chemistry (IUPAC) The International Union of Pure and Applied։ «IUPAC - dipole–dipole interaction (D01758)»։ goldbook.iupac.org։ Վերցված է 2022-10-05 
  8. 8,0 8,1 Quarch Kerstin (2014-10-16)։ Produktgestaltung an kolloidalen Agglomeraten und Gelen: Gelierung und Fragmentierung anorganisch gefällten Siliciumdioxids (գերմաներեն)։ KIT Scientific Publishing։ ISBN 978-3-86644-503-1 
  9. Kurzweil Peter, Scheipers Paul (2010)։ Chemie: Grundlagen, Aufbauwissen, Anwendungen und Experimente (գերմաներեն)։ Springer-Verlag։ ISBN 978-3-8348-0341-2 
  10. «What Ever Happened To Waterbeds?»։ Pocket (անգլերեն)։ Վերցված է 2022-10-05 

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Элиас Г.-Г. Мегамолекулы. — Л., 1990. — 272 с.
  • Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. — М., 1975. — 481 с.
  • Папков С. П. Студнеобразное состояние полимеров. — М., 1974.