Колодязі та студнеутворення
Студні та студнеутворення - розділ Хімія, Предмет колоїдної хімії Структурування Розчинів Вмс Сприяє Анізометричність Макромолекул І Н.
Структуруванню розчинів ВМС сприяє анізометричність макромолекул і наявність у полімерних ланцюжках полярних і неполярних фрагментів, що чергуються. У розчинах полімерів можливе утворення як тиксотропних структур у результаті дисперсійної взаємодії вуглеводневих ланцюжків або виникнення водневих зв'язків по полярних групах сусідніх ланцюгів, так і незворотних конденсаційних структур з хімічними зв'язками між макромолекулами.
У разі виникнення структур у системах, що містять ВМС, утворюються колодні. Для цих систем іноді застосовують термін «гелі», який у колоїдній хімії позначає скоагульовані золі. І хоча історично термін «гель» вперше з'явився для дослідження саме полімерної системи (водного розчину желатину), після розмежування колоїдної хімії та хімії полімерів в останній частіше використовують термін «студні».
Колодязі утворюються при обмеженому набуханні твердих ВМС, а також при застудніванні розчинів, що супроводжується виникненням зв'язків між макромолекулами:
Тверді ВМС Студні Розчини ВМС
На застуднівання впливають концентрація ВМС у розчині, форма його макромолекул, температура, домішки інших речовин, особливо електролітів. Час застуднення може коливатися від кількох хвилин до тижнів.
Застуднення розчинів ВМС завжди сприяє підвищенню концентрації розчину. Для кожної системи при цій температурі існує деяка концентрація, нижче за яку вона не застудніє. Наприклад, для желатину при кімнатній температурі граничною концентрацією 0,7-0,9 % (мас.).
Важливе значення мають розмір молекул ВМС та їхконформація: макромолекули, що мають витягнуту форму, утворюють колодці навіть у дуже розбавлених розчинах. Отже, для студнеобразования необхідні умови, у яких макромолекула не згортається в клубок: що більше молекула випрямлена, то доступніші ті її частини, які можуть вступати у взаємодію. Наприклад, агар-агар, що широко застосовується в харчовій промисловості студнеутворювач, утворює холодець при концентрації 0,1% (мас.).
Застудніванню перешкоджає підвищення температури через зменшення числа зв'язків між макромолекулами та тривалість їх існування, викликаних інтенсифікацією теплового руху частинок.
Перелічені фактори враховують на практиці при виготовленні харчових холодців – усіляких желе, киселя, мармеладу, холодця та багатьох інших.
Властивості холодців багато в чому подібні до властивостей гелів. Так, для холодців, як і для гелів, характерний синьорезис. Але є й відмінності. Причина студнеутворення полягає у виникненні зв'язків між окремими макромолекулами. Тому колодці – це гомогенні системи. Гелі утворюються внаслідок взаємодії колоїдних частинок, тому є гетерогенними системами. Крім того, в гелях просторова сітка утворюється за рахунок сил Ван-дер-Ваальса, у колодязях – за рахунок міцніших водневих та хімічних зв'язків, які після механічного руйнування не завжди відновлюються. Якщо ці зв'язки зруйнувати внаслідок механічної дії, вони не завжди зможуть відновитися. Тому на відміну від гелів не всі колодці тиксотропні.
Студнеутворення відіграє важливу роль у багатьох природних та технологічних процесах. Багато студнеутворювачів (агар-агар, желатин, карагінан, пектин, альгінати) служать додатковою сировиною у виробництві кондитерських виробів, м'ясних, рибних.та молочних продуктів, соусів, кремів і т.д.