W języku rosyjskim istnieją trzy terminy, które są do siebie podobne - żele, galaretki i galaretki. Nie ma między nimi dużej różnicy w strukturze, ale koncepcje te znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach działalności. Termin „żel” jest częściej używany w chemii lub w odniesieniu do produktów leczniczych i kosmetycznych, „galaretka” - w kuchni, rzadziej w chemii, „galaretka” - w kuchni i kosmetologii. Dowiedzmy się, czym są żele i jak można je stosować.
Koncepcja „żelu”
Słowo „żel” ma pochodzenie łacińskie. Gelo w tłumaczeniu oznacza „zamrożenie”, gelatus oznacza „nieruchomy, zamrożony”.
Pojęcie to zostało zdefiniowane przez chemię koloidów, naukę badającą układy rozproszone i zjawiska powierzchniowe.
Czym jest żel pod względem chemicznym? Żel to taki układ zdyspergowany z medium dyspersyjnym, w którymcząstki fazowe tworzą przestrzenną siatkę strukturalną. Żel zawiera co najmniej dwa składniki.
Układ żelowo-koloidalny
Systemy rozproszone to takie, w których cząstki jednej substancji są równomiernie rozłożone między cząstkami innej substancji. W takich systemach rozróżniają:
- nośnik dyspersyjny - substancja, w której zachodzi dystrybucja,
- faza rozproszona - substancja, której cząsteczki są rozprowadzane.
System dyspersji to na przykład mgła. Tutaj medium dyspersyjne jest w stanie gazowym, swoją rolę pełni powietrze, a faza rozproszona jest ciekła, to cząsteczki wody rozprowadzone w powietrzu. Istnieje wiele przykładów systemów rozproszonych. Wszystkie te układy różnią się stanem skupienia fazy i ośrodka oraz stopniem rozdrobnienia cząstek fazy. Najwyższy stopień rozdrobnienia faz - do pojedynczych cząsteczek - jest w prawdziwych roztworach. Tutaj nie ma granicy między cząsteczkami - cząsteczkami fazy i ośrodka. Takie systemy nazywane są jednorodnymi, są stabilne. Przykłady prawdziwych rozwiązań: roztwór kwasu siarkowego, powietrze, woda morska, żeliwo.
W systemach gruboziarnistych wielkość cząstek przekracza 100 nm, są to duże cząstki, które można zobaczyć gołym okiem. Między cząstkami fazy i ośrodka można rozróżnić granicę faz, dlatego układy takie nazywane są niejednorodnymi, są niestabilne i rozwarstwiają się w czasie. Przykłady systemów gruboziarnistych: mielona kreda w wodzie, wybielacz, moździerze, pasta do zębów, olej roślinny w wodzie, mleko.
Cząstki fazy o wielkości od 1 do 100 nm tworzą roztwory koloidalne. Systemy te charakteryzują się specjalnymi właściwościami, które nie są charakterystyczne dla prawdziwych rozwiązań i systemów zgrubnych. Roztwory koloidalne są układami mikroheterogenicznymi, raczej stabilnymi, ich cząsteczki nie osadzają się z czasem pod działaniem grawitacji. Przykłady: wodne koloidy siarczków metali, siarka.
Żele są określane przez stopień rozproszenia fazy do układów koloidalnych.
Stan skupienia fazy i ośrodka w żelach
W zależności od stanu skupienia ośrodka dyspersyjnego i fazy rozproszonej wyróżnia się 8 typów układów dyspersyjnych. Jeśli medium jest gazem, to faza może być cieczą (rozważaliśmy już mgłę) lub ciałem stałym. Np. dym lub smog – cząstki fazy stałej są rozprowadzane w medium gazowym. Oba systemy noszą nazwę aerozolu.
Jeżeli ośrodek jest cieczą, a cząstki fazy stałej są w nim rozmieszczone, to taki układ nazywamy zolem lub zawiesiną, w zależności od wielkości cząstek. Sole tworzą żele w określonych warunkach.
Zgodnie z definicją chemii, żele to układy rozproszone, w których ośrodek dyspersyjny jest ciałem stałym, a faza rozproszona jest cieczą. Czyli żel to nazwa rodzaju systemu dyspersyjnego wraz z emulsją, aerozolem, zawiesiną itp.
Żele - rozwiązania, które straciły płynność
Niektóre roztwory substancji wielkocząsteczkowych i zoli mogą zamienić się w żele podczas długotrwałego przechowywania. Cząsteczki IUD lub sol łączą się ze sobą, tworząc ciągłą sieć. Wewnątrz takiej siatkiwnikają cząsteczki rozpuszczalnika. W ten sposób ośrodek dyspersyjny i faza rozproszona zmieniają swoje role. Faza staje się ciągła, a cząsteczki ośrodka zostają wyizolowane. W ten sposób system traci płynność i nabiera nowych właściwości mechanicznych. Czym jest żel? Są to układy koloidalne, które utraciły płynność z powodu tworzenia się w nich struktur wewnętrznych.
Niektóre żele z czasem ulegają rozwarstwieniu i spontanicznie uwalniają się płyny. Zjawisko to nazywa się synerezą. Następuje zagęszczenie sieci przestrzennej, zmniejszenie objętości żelu, powstanie tzw. koloidu stałego.
Tworzenie stałego koloidu z żelu jest powszechnym zjawiskiem naturalnym. Na przykład istotą krzepnięcia krwi jest konwersja fibrynogenu, białka rozpuszczalnego, w fibrynę, białko nierozpuszczalne. W normalnych warunkach krzepnięcie krwi jest ważnym procesem. Synereza jest ważna w przygotowaniu twarogu, sera. W takich przypadkach przydatne jest zjawisko synerezy. Jednak często należy temu zjawisku zapobiegać, ponieważ determinuje ono trwałość i trwałość różnych żeli - medycznych, kosmetycznych, spożywczych. Na przykład marmolada i suflet, gdy są przechowywane przez długi czas, zaczynają uwalniać płyn i stają się bezużyteczne.
Procesy przekształcania zolu w żel i żelu w stały koloid są odwracalne. Na przykład żelatyna białkowa, która jest stałym koloidem, spęczniona w wodzie zamienia się w galaretkę - żel. Ważne jest, aby przestrzegać reżimu temperaturowego, doprowadzić żelatynę do wrzenia, ale nie gotować, w przeciwnym razie struktura zostanie zniszczona, a żelzamienia się w zol, stając się płynem.
Podczas wysychania żele ulegają nieodwracalnemu zniszczeniu.
Klasyfikacja żeli
W zależności od chemicznego charakteru medium dyspersyjnego rozróżnia się żele: hydrożele, alkożele, benzożele itp. Żele ubogie w płyny lub całkowicie bezwodne nazywane są kserożelami. Xerogel to klej do drewna w płytkach, krochmalu, suchej żelatynie arkuszowej. Złożone kserożele to herbatniki, mąka, krakersy.
Niektóre żele zawierają niewiele suchej masy, ale nadal mają trójwymiarową strukturę. Są to galaretki, galaretki, jogurty, roztwory mydła. Nazywają się lyogelami.
Wybierz grupę koagulantów. Są to galaretowate osady, które uzyskuje się przez koagulację zoli (kwas krzemowy, wodorotlenek żelaza (III) itp.) i wysalanie roztworów polimerów. W koagulacjach ośrodek dyspersyjny tworzy oddzielną fazę, tylko niewielka część ośrodka jest związana.
Zastosowanie i znaczenie żeli w praktyce medycznej
Żele są stosowane w medycynie:
- podczas przeprowadzania badań USG i elektrograficznych;
- do tworzenia sztucznych stawów, więzadeł;
- zatrzymać krwawienie przez zablokowanie (zator) naczyń krwionośnych;
- do odbudowy rogówki;
- żele antybakteryjne, przeciwwirusowe;
- żele rozgrzewające do łagodzenia bólu różnych części układu mięśniowo-szkieletowego;
- żele chłodzące na kontuzje.
Żele rozgrzewające
Żele rozgrzewającezwiększają przepuszczalność naczyń włosowatych dzięki składnikom składającym się na ich skład - są to jad pszczół i węża, ekstrakt z pieprzu; salicylan metylu ma mniej wyraźny efekt. Składniki te powodują wzrost wypełnienia naczyń krwionośnych - przekrwienie, zwiększając tym samym miejscowy transfer ciepła. Żele rozgrzewające stosuje się miejscowo na różne uszkodzenia układu mięśniowo-szkieletowego - stawy, mięśnie, więzadła, ścięgna. Służą do łagodzenia obrzęków, zmniejszania bólu, aktywowania krążenia krwi w dotkniętym obszarze. Żele rozgrzewające stosowane są przez sportowców przed treningiem w celu przygotowania mięśni. Pod wpływem składników żelu tkanka mięśniowa jest podgrzewana, a przez to mniej uszkadzana podczas wysiłku, co zapobiega skręceniom i kontuzjom. Stosowanie takich żeli po treningu pomaga złagodzić napięcie mięśni i zmęczenie.
Popularne żele rozgrzewające są oparte na:
- kapsaicyna pieprzowa lub jej syntetyczny odpowiednik - "Finalgon", "Kapsicam";
- jad pszczół i węży - "Viprosal";
- diklofenak, ibuprofen, indometacyna - niesteroidowe substancje przeciwzapalne - diklofenak, ortofen, indometacyna.
W przypadku stosowania środków rozgrzewających należy zapoznać się z instrukcją stosowania żeli, brać pod uwagę przeciwwskazania i przestrzegać częstotliwości stosowania.
Żele chłodzące
Żele rozgrzewające nie powinny być używane bezpośrednio po urazie. W tej chwili konieczne jest użycie przeciwnych chłodziw. Najlepiej krótko nałożyć lód iużyj zimnego kompresu. Sportowcy używają specjalnych sprayów chłodzących. Następnie można nałożyć żel chłodzący, np. z mentolem. Chłodzenie zapobiega rozwojowi obrzęków i stanów zapalnych, znieczula. Zimno powinno być stosowane w pierwszym dniu po kontuzji. Po 2-3 dniach zaczynają stosować środki rozgrzewające, które zwiększają miejscowy przepływ krwi, co przyczynia się do resorpcji krwiaków.
Oznaczanie siły żelu
Producenci żeli medycznych, farmaceutycznych i kosmetycznych muszą znać ich twardość. Elastyczność i wytrzymałość na zerwanie żeli jest ważna przy wytwarzaniu stentów wieńcowych, których materiał powinien mieć podobne właściwości mechaniczne do żywej tkanki; soczewki kontaktowe, czopki, lubrykanty żelowe, odżywki do hodowli drobnoustrojów. Siła żeli jest ważna przy produkcji past do zębów, kremów, pastylek do ssania.
Aby określić siłę żelu według Blooma, użyj urządzenia Bloom. Określa obciążenie potrzebne do wypchnięcia powierzchni żelu za pomocą cylindrycznej dyszy o określonej średnicy (12,7 mm) na głębokość 4 mm.
Co to jest żel? Są to układy rozproszone, które charakteryzują się pewną strukturą nadającą im właściwości ciał stałych. Żele składają się z co najmniej dwóch składników, z których jeden jest stale rozprowadzany w drugim. Można je otrzymać przez koagulację zoli. Żele charakteryzują się zjawiskiem pęcznienia. Mamy nadzieję, że jeśli na egzaminie pojawi się pytanie: „Opisz pojęcie „żeli”!”, z łatwością to zrobisz!
