Википедија

Гел

Гел је чврст желатинозни мекани материјал који може да има својства у опсегу од меког и слабог до тврдог и жилавог.[1][2] Гелови су дефинисани као знатно разблажени умрежени систем, који не манифестује проток кад је у стабилном стању.[3] По тежини, гелови су углавном течни, али се понашају као чврсте материје због тродимензионалне унакрсно повезане мреже унутар течности. То умрежавање унутар течности даје гелу његову структуру (тврдоћу) и доприноси његовј адхезионој лепљивости. На тај начин гелови су дисперзија молекула течности унутар чврсте супстанце у којој су течне честице распршене у чврстом медију. Реч гел је сковао шкотски хемичар из 19. века, Томас Грахам, скраћујући реч gelatine (желатин).[4]

Преокренута бочица гела за косу
Силика гел
IUPAC дефиниција

Гел: Нефлуидна колоидна мрежа или полимерна мрежа која је проширена кроз целокупну запремину флуида.[5][6]

Напомена 1: Гел има коначан, обично прилично мали напон попуштања.
Напомена 2: Гел може да садржи: (i) мрежу ковалентног полимера, нпр. мрежу формирану умрежавањем полимерних ланаца или нелинеарном полимеризацијом; (ii) полимерне мреже формиране путем физичке агрегације полимерних ланаца, што је узроковано водоничним везама, кристализацијом, формирањем хеликса, комплексирањем, итд, што резултира регионима локалног поретка који делују као тачке умрежавања. Настала набубрела мрежа може се назвати „термореверзибилним гелом” ако су подручја локалног поретка термички реверзибилна; (иии) полимерне мреже формиране путем стаклених тачака спајања, нпр., на бази блок кополимера. Ако су тачке спајања термички реверзибилни стакласти домени, резултујућа набубрела мрежа такође се може назвати термореверзибилним гелом; (iv) ламеларне структуре укључујући мезофазе[7] дефинишу ламеларни кристал, нпр. сапунски гелови, фосфолипиди и глине; (v) неуређене структуре честица, нпр. флокулентни талог који се обично састоји од честица велике геометријске анизотропије, као што је у V2O5 геловима и глобуларним или фибриларним протеинским геловима.
Напомена 3: Исправљено из,[8] где је дефиниција дата преко својства идентификованог у напомени 1 (изнад), а не структурних карактеристика које описују гел.

Хидрогел: Гел у коме је средство за бубрење вода.
Напомена 1: Мрежна компонента хидрогела је обично полимерна мрежа.
Напомена 2: Хидрогел у коме је мрежна компонента колоидна мрежа може се називати аквагел.[9]

Ксерогел: Отворена мрежа формирана уклањањем свих средстава за бубрење из гела.[10]
Напомена: Примери ксерогела обухватају силика гел и исушене, компактне макромолекуларне структуре, као што су желатин или гума. Детаљније дефиниције су доступне у литератури.[11]

Састав

уреди

Гелови се састоје од чврсте тродимензионалне мреже која обухвата целокупну запремину течног медија и заробљава га путем ефекта површинског напона. Ова унутрашња мрежна структура може бити резултат физичких веза (физички гелови) или хемијских веза (хемијски гелови), као и кристалита или других спојева који остају нетакнути унутар течности која се шири. Практично било која течност се може користи као додатак укључујући воду (хидрогелови), уље и ваздух (аерогел). По тежини и по запремини, гелови су углавном течни по саставу и тако показују густине сличне онима код њихових саставних течности. Јестиви желе је уобичајени пример хидрогела и има приближно густину воде.

Полијонски полимери

уреди

Полијонски полимери су полимери са јонским функционалним групама. Јонска наелектрисања спречавају стварање чврсто омотаних полимерних ланаца. То им омогућава да више доприносе вискозности у свом растегнутом стању, јер растегнути полимер заузима више простора. То је и разлог што се гел очвршћава. Погледајте полиелектролит за више информација.

Типови

уреди

Хидрогелови

уреди
Главни чланак: Хидрогел
Такође погледајте: Суперапсорбентни полимер, Самозацељујући хидрогелови и Хидрогелна пољопривреда
 
Хидрогел суперапсорбентног полимера

Хидрогел је мрежа полимерних ланаца који су хидрофилни, и понекад присутни у колоидном гелу у коме је вода дисперзиони медијум. Тродимензионална чврста маса настаје из хидрофилних полимерних ланаца који се држе заједно укрштеним везама. Због инхерентних унакрсних веза, структурни интегритет хидрогелне мреже се не раствара при високој концентрацији воде.[12] Хидрогелови су високо апсорбујући (могу садржати преко 90% воде) природне или синтетичке полимерне мреже. Хидрогелови такође поседују степен флексибилности који је веома сличан природном ткиву, због њиховог значајног садржаја воде. Као респонзивни „паметни материјали”, хидрогелови могу да инкапсулирају хемијске системе који након стимулације спољашњим факторима, као што је промена pH вредности, могу да проузрокују ослобађање специфичних једињења као што је глукоза у околину, у већини случајева гел-сол прелазом у течно стање. Хемомеханички полимери су углавном и хидрогелови, који након стимулације мењају своју запремину и могу да служе као актуатори или сензори. Прва појава термина 'хидрогел' у литератури запажена је 1894. године.[13]

Органогелови

уреди
Такође погледајте: Органогелови

Органогел је некристални, нестаклени термореверзибилни (термопластични) чврсти материјал који се састоји од течне органске фазе заробљене у тродимензионално умреженој мрежи. Течност може бити, на пример, органски растварач, минерално уље или биљно уље. Растворљивост и димензије честица су важне карактеристике еластичних својстава и чврстоће органогела. Често се ови системи заснивају на самоформирању молекула структуре.[14][15] (Пример формирања нежељене термореверзибилне мреже је појава кристализације воска у нафти.[16])

Органогелови потенцијално имају мноштво примена, као што су фармацеутски производи,[17] козметика, конзервација уметничких дела,[18] и храна.[19]

Ксерогелови

уреди

Ксерогел је чврста супстанца формирана из гела сушењем са несметаним скупљањем. Ксерогели обично задржавају високу порозност (15–50%) и огромну површину (150–900 m²/g), заједно са врло малом величином пора (1–10 nm). Када се уклањање растварача одвија у суперкритичним условима, мрежа се не скупља и добија се веома порозан материјал ниске густине познат као аерогел. Топлотна обрада ксерогела на повишеној температури доводи до вискозног синтеровања (скупљање ксерогела услед мале количине вискозног протока) и ефикасног трансформисања порозног гела у густо стакло.

Нанокомпозитни хидрогелови

уреди

Нанокомпозитни хидрогелови[20][21] или хибридни хидрогелови, су високо хидратисане полимерне мреже, било физички или ковалентно умрежене једне са другима и/или са наночестицама или наноструктурама. Нанокомпозитни хидрогелови могу да имитирају својства природног ткива, његову структуру и микроокружење због њихове хидриране и унакрсно повезане порозне структуре. Широк спектар наночестица, као што су оне на бази угљеника, полимерних, керамичких и металних наноматеријала, могу да буду инкорпориране у структуру хидрогела да би се добили нанокомпозити са прилагођеном функционалношћу. Нанокомпозитни хидрогелови могу бити конструисани тако да поседују супериорна физичка, хемијска, електрична и биолошка својства.[20]

Својства

уреди

Многи гелови испољавају тиксотропију - они постају флуидни када се узнемире, али се поново очвршћују кад одстоје. Генерално, гелови су очигледно чврсти материјали слични желеу. Они су врста нењутновског флуида. Заменом течности гасом могуће је припремити аерогелове, материјале са изузетним својствима, укључујући веома ниску густину и високе специфичне површине, који имају одлична топлотно изолациона својства.

Гелови животињског порекла

уреди

Неке врсте излучују гелове који су ефикасни у контроли паразита. На пример, црни делфин излучује ензимски гел који лежи на спољашњој површини ове животиње и помаже у спречавању других организама да успостављају колоније на површини тела ових китова.[22]

Хидрогелови који се природно јављају на телу обухватају шлајм, стакласто тело ока, хрскавичаво ткиво, тетиве и крвне угрушке. Њихова вискоеластична природа доводи до тога да се телесна компонента меког ткива разликује од чврстог ткива скелетног система базираног на минералима. Истраживачи активно развијају синтетичке изведене технологије замене ткива базиране на хидрогеловима, за привремене имплантанте (разградиве), као и за трајне имплантанте (неразградиве). Специфични примери употребе хидрогелова су као замена међупршљенског диска, замена хрскавице и модели синтетичких ткива.[тражи се извор]

Види још

уреди

Референце

уреди
  1. ^ А. Кхадемхоссеини унд У. Демирци Гелс Хандбоок: Фундаменталс, Пропертиес анд Апплицатионс |2016 Wорлд Сциентифиц Пуб Цо Инц; ISBN 9789814656108
  2. ^ Supramolecular Polymer Networks and Gels. S. Seiffert (Editor), Springer, 2015 Supramolecular Polymer Networks and Gels. Springer. 6. 4. 2015. ASIN B00VR5CMW6. 
  3. ^ Ferry, John D. (1980). Viscoelastic Properties of Polymers. New York: Wiley. ISBN 0471048941. .
  4. ^ Harper, Douglas. „Online Etymology Dictionary: gel”. Online Etymology Dictionary. Приступљено 9. 12. 2013. 
  5. ^ R. G. Jones; J. Kahovec; R. Stepto; E. S. Wilks; M. Hess; T. Kitayama; W. V. Metanomski (2008). IUPAC. Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature, IUPAC Recommendations 2008 (the "Purple Book") (PDF). RSC Publishing, Cambridge, UK. 
  6. ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V.; Gilbert, Robert G.; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G.; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert F. T. (2011). „Terminology of polymers and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011)” (PDF). Pure and Applied Chemistry. 83 (12): 2229—2259. S2CID 96812603. doi:10.1351/PAC-REC-10-06-03. 
  7. ^ K. S. W. Sing; D. H. Everett; R. A. W. Haul; L. Moscou; R. A. Pierotti; J. Rouquérol; T. Siemieniewska. (1985). „Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity”. Pure Appl. Chem. 57: 603. S2CID 14894781. doi:10.1351/pac198557040603. 
  8. ^ IUPAC. „gel”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).
  9. ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V.; Gilbert, Robert G.; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G.; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert F. T. (2011). „Terminology of polymers and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011)” (PDF). Pure and Applied Chemistry. 83 (12): 2229—2259. S2CID 96812603. doi:10.1351/PAC-REC-10-06-03. 
  10. ^ IUPAC. „xerogel”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).
  11. ^ Alemán, J. V.; Chadwick, A. V.; He, J.; Hess, M.; Horie, K.; Jones, R. G.; Kratochvíl, P.; Meisel, I.; Mita, I.; Moad, G.; Penczek, S.; Stepto, R. F. T. (2007). „Definitions of terms relating to the structure and processing of sols, gels, networks, and inorganic-organic hybrid materials (IUPAC Recommendations 2007)” (PDF). Pure Appl Chem. 79 (10): 1801. S2CID 97620232. doi:10.1351/pac200779101801. 
  12. ^ Warren, David S.; Sutherland, Sam P. H.; Kao, Jacqueline Y.; Weal, Geoffrey R.; Mackay, Sean M. (20. 4. 2017). „The Preparation and Simple Analysis of a Clay Nanoparticle Composite Hydrogel”. Journal of Chemical Education (на језику: енглески). 94 (11): 1772—1779. Bibcode:2017JChEd..94.1772W. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/acs.jchemed.6b00389. 
  13. ^ „Der Hydrogel und das kristallinische Hydrat des Kupferoxydes”. Zeitschrift für Chemie und Industrie der Kolloide. 1 (7): 213—214. 1907. S2CID 197928622. doi:10.1007/BF01830147. 
  14. ^ Terech P. (1997) "Low-molecular weight organogelators", pp. 208–268 in: Robb I.D. (ed.) Specialist surfactants. Glasgow: Blackie Academic and Professional, ISBN 0751403407.
  15. ^ ван Есцх Ј., Сцхоонбеек Ф., Де Лоос M., Веен Е.M., Келлог Р.M., Феринга Б.L. (1999) "Лоw молецулар wеигхт гелаторс фор органиц солвентс", пп. 233–259 ин: Унгаро Р., Далцанале Е. (едс.) Супрамолецулар сциенце: wхере ит ис анд wхере ит ис гоинг. Клуwер Ацадемиц Публисхерс, ISBN 079235656X.
  16. ^ Висинтин РФ, Лапасин Р, Вигнати Е, D'Антона П, Лоцкхарт ТП (2005). „Рхеологицал бехавиор анд струцтурал интерпретатион оф wаxy цруде оил гелс”. Лангмуир. 21 (14): 6240—9. ПМИД 15982026. дои:10.1021/ла050705к. 
  17. ^ Кумар, Р; Катаре, ОП (2005). „Лецитхин органогелс ас а потентиал пхоспхолипид-струцтуред сyстем фор топицал друг деливерy: А ревиеw”. ААПС ПхармСциТецх. 6 (2): Е298—310. ПМЦ 2750543  . ПМИД 16353989. дои:10.1208/пт060240. 
  18. ^ Царретти Е, Деи L, Wеисс РГ (2005). „Софт маттер анд арт цонсерватион. Рхеореверсибле гелс анд беyонд”. Софт Маттер. 1 (1): 17. Бибцоде:2005СМат....1...17Ц. дои:10.1039/Б501033К. 
  19. ^ Пернетти M, ван Малссен КФ, Флöтер Е, Бот А (2007). „Струцтуринг оф едибле оилс бy алтернативес то црyсталлине фат”. Цуррент Опинион ин Цоллоид & Интерфаце Сциенце. 12 (4–5): 221—231. дои:10.1016/ј.цоцис.2007.07.002. 
  20. ^ а б Гахарwар, Акхилесх К.; Пеппас, Ницхолас А.; Кхадемхоссеини, Али (март 2014). „Наноцомпосите хyдрогелс фор биомедицал апплицатионс”. Биотецхнологy анд Биоенгинееринг. 111 (3): 441—453. ПМЦ 3924876  . ПМИД 24264728. дои:10.1002/бит.25160. 
  21. ^ Царроw, Јамес К.; Гахарwар, Акхилесх К. (новембар 2014). „Биоинспиред Полyмериц Наноцомпоситес фор Регенеративе Медицине”. Мацромолецулар Цхемистрy анд Пхyсицс. 216 (3): 248—264. дои:10.1002/мацп.201400427. 
  22. ^ Дее, Еилеен Маy; МцГинлеy, Марк анд Хоган, C. Мицхаел (2010). "Лонг-финнед пилот wхале" ин Саундрy, Петер анд Цлевеланд, Цутлер (едс.) Енцyцлопедиа оф Еартх. Натионал Цоунцил фор Сциенце анд тхе Енвиронмент. Wасхингтон DC.

Спољашње везе

уреди
 
Гел на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wiki.x.io/w/index.php?title=Gel&oldid=26317719”