СТУДНИ
системы полимер-р-ритель, характеризующиеся большими обратимыми деформациями при практически полном отсутствии вязкого течения. Для этих систем иногда применяют термин «гели«, к-рый в коллоидной химии обозначает скоагулированные золи. И хотя исторически термин «гель» впервые появился при исследовании именно полимерной системы (водного р-ра желатина), после размежевания коллоидной химии и химии полимеров в последней чаще используют термин «студни».
С. отличаются от вязкотекучих р-ров полимеров такой же концентрации структурными особенностями, к-рые и приводят к тому, что вместо течения развиваются обратимые деформации. Эти особенности структуры разнообразны, что позволяет провести классификацию С. по отдельным типам.
К С. первого типа относят набухшие в р-рителях сетчатые полимеры, напр. полистирол с поперечными диви-нилбензольными «мостиками». Их обратимая деформация обусловлена энтропийным эффектом распрямления и восстановления свернутой конформации участков макромоле-кулярных цепей, находящихся между хим. узлами сшивки. Поскольку энергия хим. связи очень велика, такие С. обратимо деформируются в широком интервале т-р от точки кристаллизации р-рителя до начала термич. распада р-рителя или полимера при высоких т-рах.
Разновидностью С. первого типа являются системы, в к-рых устойчивые контакты между макромолекулами обеспечиваются локальной кристаллизацией группы цепей. Отрезки макромолекул между кристаллич. «узлами» способны к таким же конформац. превращениям под действием внеш. мех. нагрузок, как и химически сшитые полимеры, но верх. предел области обратимой деформации ограничивается т-рой плавления кристаллич. узлов. Выше этой т-ры С. превращ. в обычный р-р полимера. Примером С. этого типа могут служить р-ры поливинилхлорида с невысокой степенью кристалличности, обусловленной низкой синдиотак-тичностью макромолекул (см. Стереорегулярные полимеры). Локальная кристаллизация в этом случае ответственна за обратимую деформацию высокопластифицир. изделий из поливинилхлорида. Аналогичные С. часто образуются из р-ров сополимеров, у к-рых в результате неоднородного распределения сомономеров в цепи возникает возможность
локальной кристаллизации последовательности одинаковых мономеров. Локальная кристаллизация наблюдается и для полимеров, образующихся при частичных полимеранало-гичных превращениях, напр. при неполном омылении производных целлюлозы.
Студнеобразное состояние систем полимер-р-ритель, сходное с описанным выше, возникает и в случае взаимод. с р-рителем полимеров, имеющих сверхвысокую мол. массу. Св-ва сетки межмол. «зацеплений» (переплетений) цепей аналогичны св-вам сеток с хим. или кристаллизац. узлами. Даже при продолжительном мех. воздействии в такой системе развиваются большие, практически полностью обратимые деформации, хотя такое студнеобразное состояние неустойчиво из-за постепенной перестройки межмол. контактов (зацеплений). Эти системы занимают промежут. положение между С. и упруговязкими р-рами полимеров.
Все С. первого типа можно условно рассматривать как однофазные системы, даже в случае локальных кристаллизац. узлов, кол-во к-рых очень мало по сравнению со всей массой полимера.
С. второго типа отличаются от С. первого типа отчетливо выраженным двухфазным состоянием. Они возникают в результате распада однофазных р-ров полимеров на две фазы, первая из к-рых, содержащая большое кол-во полимера, образует преим. непрерывный каркас, а вторая фаза с очень низкой концентрацией полимера включена в этот каркас в виде дисперсии. Мех. св-ва этой системы определяются каркасной полимерной фазой, к-рая во мн. случаях приближается по св-вам к твердому телу и поэтому способна к частичному упругому изгибу. При этом общая относительно высокая деформация системы складывается из суммы малых деформаций отдельных элементов пространств. сетки, образующей эту структуру. Кроме того, вклад в обратимую деформацию вносит изменение формы и протяженности межфазной границы (межфазная энергия имеет небольшое, но все-таки конечное значение).
С. второго типа часто образуются из р-ров белковых в-в, при осаждении полимеров в ходе их переработки в изделия (напр., в хим. волокна, в частности при созревании вискозы), из водных р-ров метил- и оксиэтилцеллюлозы. При этом фазовый распад связан с изменением активности р-рителя вследствие введения «нерастворителя» или резкого изменения т-ры.
Среди многообразных св-в С. следует выделить явление синерезиса-отделение части жидкости при изменении термодинамич. параметров системы. В случае С. первого типа, в к-рых набухание исходного химически сшитого полимера происходит до установления равновесия между своб. энергией смешения компонентов и возвратным действием растягивающей сетки, синерезис наблюдается только при послед. изменении т-ры или состава р-рителя. Он прекращается полностью после достижения нового равновесия. Для С., в к-рых узлы сетки образованы локальной кристаллизацией, могут наблюдаться процессы дополнит. кристаллизации, что приведет к новому частичному отделению синеретич. жидкости.
Для С. второго типа характерна нестабильность, обусловленная термодинамич. неравновесностью системы. Это выражается прежде всего в синеретич. выделении фазы с низкой концентрацией полимера. Теоретически синерезис должен протекать до установления единой границы раздела между двумя фазами, но практически он замедляется во времени из-за сложности диффузионных процессов в ге-терог. системах. При переработке полимеров в пром-сти остаточные кол-ва р-рителя отделяют испарением.
Из др. св-в С. имеют значение их мех. и оптич. характеристики. Прочность С. первого типа определяется в принципе прочностью исходного полимера и зависит от его доли в системе. Однако практически наиб. важный показатель-модуль упругости, к-рый характеризует «податливость» системы при наложении внеш. нагрузок, поскольку эти системы используют в условиях не полного разрушения, а до достижения определенной деформации
при заданном напряжении. Что касается С. второго типа, то их прочностные св-ва относительно низки. Это объясняется наличием протяженных дефектов (каналов, или «трещин») в массе С. из-за действия больших внутр. напряжений, возникающих при фазовом распаде системы. Через эти каналы и происходит синеретич. отделение низкоконцент-рир. (относительно полимера) фазы.
Оптич. св-ва С. первого типа мало отличаются от таковых для обычных р-ров полимеров. Лишь при изменении параметров состояния набухшего С. (напр., т-ры) может появиться дополнит. рассеяние света за счет микрокапель синеретической жидкости. В С. с локальной кристаллизацией появление избыточной мутности (помимо той, к-рая обусловлена наличием небольшого количества кристаллизационных областей) м. б. связано с продолжающейся кристаллизацией полимера. С. второго типа характеризуются интенсивным светорассеянием из-за двухфаз-ности системы и наличия разрывов сплошности (трещин) в массе С.
Практич. значение студнеобразного состояния очень велико. Кроме случая формования изделий из р-ров полимеров образование С. играет исключительно важную роль в процессах переработки пищ. продуктов, в частности для придания готовым продуктам конечной формы. В биологии студнеобразное состояние составляет основу процессов превращения в-в в организмах. Мн. составные части организмов находятся в состоянии подвижного равновесия с водной средой, и их поведение в значит. степени подчиняется закономерностям, типичным для С. В частности, нек-рые патологич. изменения живых организмов сопровождаются явлениями синерезиса.
В последнее время большое внимание уделяют студнеобразным полимерным водным системам (гидрогели), способным к интенсивному набуханию в десятки и сотни раз и коллапсу под действием электролитов, при изменении т-ры и при наложении электрич. полей. Примером таких систем служат слабосшитые С., получаемые на основе сополимеров акриловой к-ты и акриламида. Они используются, в частности, для создания мембран с регулируемой проницаемостью, депо лек. в-в, в качестве сорбентов, а также как модели при анализе биол. процессов.
Лит.: Папков С. П., Студнеобразное состояние полимеров, М., 1974^
Студни
Студнями называют поликомпонентные нетекучие системы, содержащие высокомолекулярное вещество и низкомолекулярный растворитель. Их можно рассматривать как раствор полимера, потерявший текучесть или как сильно набухший полимер, не приобретший текучести.
Частицы дисперсной фазы в студнях связаны между собой и образуют прочный каркас, внутри которого заключены молекулы дисперсионной среды. Примерами студней могут быть хлеб, мясо, желе, джем, мармелад, кисель, сыр, творог и т.д.студни играют большую роль в жизнедеятельности организмов, так как многие ткани (например соединительная ткань животных) представляют собой студни.
Существует два основных метода получения студней:
– застудневание растворов ВМС – связан с увеличением вязкости раствора полимера, замедлением броуновского движения и образованием структурированной системы;
– набухание сухих полимеров в соответствующих жидкостях, не переходящее в растворение.
Студни высокомолекулярных соединений при высушивании могут уменьшаться в объеме, уплотняться, но сохраняют эластичность и способны снова набухать в жидкостях. Примером является желатин, который представляет собой высушенный белок. При растворении в воде желатин снова набухает и образует студень.
При механическом воздействии (перемешивании, встряхивании) студни также способны разжижаться, но при снятии воздействия через определенное время раствор снова застудневает. Т.е. для студней характерно явление тиксотропии. Примерами являются шоколадная масса, маргарин, тесто.
В студнях как и в растворах могут протекать процессы диффузии. Скорость их зависит от концентрации студня и плотности структурной сетки, а также от степени дисперсности диффундирующих веществ (чем она больше, тем выше скорость диффузии).
Скорость синерезиса зависит от температуры и концентрации. С повышением температуры синерезис усиливается. Но при высоких температурах студень переходит в раствор. С повышением концентрации синерезис также усиливается.
Если при хранении не произошло химических изменений в структуре студня, то синерезис можно обрабтить и вернуть студень в исходное состояние. В кулинарной практике это используют для освежения каш, пюре, черствого хлеба.
Если при хранении студней происходят химические процессы, то говорят о старении студней. При этом теряется способность удерживать воду. Это характерно, например, для хлеба и других мучных выпеченных изделий, белков мяса.
Студни
Студни — структурированные гомогенные системы, заполненные жидкостью, каркас которых образован молекулами высокомолекулярных соединений. В настоящее время термин «Студни» вытесняется более общим понятием «Гели».
Содержание
Строение и свойства студней
Студни похожи по свойствам на коллоидные гели, в частности характеризуются отсутствием текучести, способностью сохранять форму, прочностью и упругостью. Эти свойства обусловлены наличием пронизывающей весь объём студня пространственной сетки макромолекул.
Однако, в отличие коллоидных гелей, сечение сплошной пространственной сетки имеет молекулярные размеры и она образована не вандерваальсовыми, а химическими или водородными связями. Таким образом, основное отличие студней от коллоидных гелей состоит в том, что это гомогенные, а не дисперсные системы. Иная природа связей определяет и структурно-механические свойства студней: в отличие от коллоидных гелей они не тиксотропны.
В современной науке о полимерах оба термина — «студни» и «гели» — используются как синонимы, так как многие свойства студней и коллоидных гелей схожи.
Типичные студни — аморфные гомогенные системы (иногда они содержат в узлах структурной сетки мельчайшие кристаллические области — кристаллиты). Гомогенные студни или неструктурированные растворы полимеров могут расслаиваться на фазы с образованием конденсационных дисперсных структур, их часто называют гетерогенными студнями.
Студнеобразование
Возможны два пути образования студней: застудневание легкоподвижных или вязкотекучих жидкостей и набухание твёрдых полимеров в подходящих жидких средах.
Студнеобразование широко используется в технологии пластмасс, резин, химических волокон, пищевых продуктов; оно распространено и в органической природе.
Некоторые студни
Гремучий студень — мощное взрывчатое вещество бризантного действия. Получается при растворении нитроцеллюлозы в нитроглицерине (растворитель) с добавками флегматизаторов. Открыт А. Нобелем в 1875. Из-за опасности в военной практике не применяется. Использовался в буровзрывных работах и террористической практике.
Вартонов студень — масса студенистой соединительной ткани, окружающая кровеносные сосуды и остатки других зародышевых органов, проходящие в пупочном канатике, прикрепляющем плод к последу (у человека). Назван в честь описавшего его британского анатома Томаса Вартона. [1]
См. также
Литература
Ссылки
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Студни» в других словарях:
СТУДНИ — системы полимер растворитель, проявляющие некоторые свойства твердых тел (главным образом отсутствие текучести). Застудневание происходит при ограниченном набухании (напр., желатины в холодной воде, поливинилхлорида в ацетоне), при охлаждении… … Большой Энциклопедический словарь
студни — сущ., кол во синонимов: 1 • студень (28) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
студни — системы полимер растворитель, проявляющие некоторые свойства твердых тел (главным образом отсутствие текучести). Застудневание происходит при ограниченном набухании (например, желатины в холодной воде, поливинилхлорида в ацетоне), при охлаждении … Энциклопедический словарь
Студни — структурированные (твёрдообразные) системы, состоящие из высокомолекулярных веществ и низкомолекулярных жидкостей. Характерные свойства С. отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и эластичность (упругость). Эти… … Большая советская энциклопедия
СТУДНИ — системы полимер растворитель, проявляющие нек рые свойства тв. тел (гл. обр. отсутствие текучести). Застудневание происходит при ограниченном набухании (напр., желатины в холодной воде, поливинилхлорида в ацетоне), при охлаждении р ров полимеров … Естествознание. Энциклопедический словарь
Студень (значения) — *Студни структурированные (твёрдообразные) системы, состоящие из высокомолекулярных веществ и низкомолекулярных жидкостей. См. также Желе. * Студень блюдо из сгустившегося от охлаждения мясного бульона с кусочками мяса. * Студень славянское… … Википедия
КОЛБАСНЫЕ ИЗДЕЛИЯ — пищевые продукты из мяса, обработанного механич. и физико химич. способами, с добавлением др. пищевых продуктов, специй и пряностей. При механич. обработке из мяса удаляют несъедобные, малопитательные части и измельчают его; к физико химич.… … Ветеринарный энциклопедический словарь
Хране́ние пищевы́х проду́ктов — Правильное хранение позволяет сберечь пищевую и биологическую ценность пищевых продуктов, предохраняет их от порчи, имеет большое значение для профилактики пищевых отравлений бактериальной природы. Микроорганизмы, вызывающие эти отравления, могут … Медицинская энциклопедия
ЗАЛИВНОЕ — Русско французское блюдо, явившееся результатом работы французских кулинаров в России, реформировавших и обработавших многие блюда национальной русской кухни. Заливное это, как правило, отварные рыба, мясо или птица, залитые для… … Большая энциклопедия кулинарного искусства
Студни, их характеристика и свойства
Многие органические и неорганические вещества естественного и искусственного происхождения при определенных условиях могут образовывать студни. В студнях частицы дисперсной фазы связаны между собой в сетчатый каркас, а дисперсионная среда заключена в промежутках между ними. Студни— это структурированные системы со свойствами эластичных твердых тел. Студнеобразное состояние вещества можно рассматривать как промежуточное между жидким и твердым состоянием. Студнями являются многие пищевые продукты (хлеб, мясо, джем, желе, мармелад, кисель, сыр, творог, простокваша).
Студни высокомолекулярных веществ могут быть получены в основном двумя путями: методом образования студней из растворов полимеров и методом набухания сухих высокомолекулярных веществ в соответствующих жидкостях.
Процесс перехода раствора полимера или золя в студень называется студнеобразованием. Студнеобразование связано с увеличением вязкости и замедлением броуновского движения и заключается в объединении частиц дисперсной фазы в форме сетки или ячеек и связывании при этом всего растворителя.
На процесс студнеобразования существенно влияет природа растворенных веществ, форма их частиц, концентрация, температура, время процесса и примеси других веществ, особенно электролитов.
У растворов высокомолекулярных веществ на способность студнеобразования влияет главным образом форма их макромолекул. Хорошо притекают процессы студнеобразования в растворах, состоящих из палочковидных или лентообразных по форме частиц. При наличии таких форм легко возникают крупноячеистые структуры, которые могут поглощать большие количества жидкости.
Способность к студнеобразованию увеличивается при понижении температуры, так как при этом уменьшается подвижность частиц и облегчается их сцепление. При повышении температуры студни разжижаются. Хорошо затвердевший студень 6%-ного желатина при нагревания до 45-50 0 С легко разжижается, переходя в раствор.
Процесс студнеобразования даже при низкой температуре не происходит мгновенно и нередко требует определенного периода времени (от минут до недель) для формирования ячеистой объемной сетки.
На основании свойств студни делят на две большие группы:
а) эластичные, или обратимые, получаемые из высокомолекулярных веществ;
б) хрупкие, или необратимые, получаемые из неорганических гидрофобных золей.
В пищевой промышленности и общественном питании для получения студней применяют комбинированный метод, объединяющий набухание сухих высокомолекулярных веществ и студнеобразование растворов. В процессе технологической обработки агар-агар и желатин (в сухом виде) сначала, набухая, дают студни, которые при повышении температуры плавятся и переходят в раствор, обладающий способностью образовывать студни при охлаждении.
Для студней характерен ряд свойств твердых тел: они сохраняют форму, обладают упругими свойствами и эластичностью. Однако их механические свойства определяются концентрацией и температурой.
При нагревании студни переходят в вязкотекучее состояние. Этот процесс называется плавлением. Он обратим, так как при охлаждении раствор снова образовывает студень.
Многие студни способны разжижаться и переходить в растворы при механическом воздействии (перемешивание, встряхивание). Этот процесс обратим, так как в состоянии покоя через некоторое время раствор образовывает студень. Свойство студней многократно изотермически разжижаться при механических воздействиях и образовывать студень в состоянии покоя называется тиксотропией. К тиксотропным изменениям способны, например, шоколадная масса, маргарин, тесто.
Имея в своем составе огромное количество воды, студни, кроме свойств твердых тел, обладают и свойствами жидкого тела. В них могут протекать различные физико-химические процессы: диффузия, химические реакции между веществами.
Свежеприготовленные студни с течением времени подвергаются изменениям, так как процесс структурирования в студне продолжается. При этом на поверхности студня начинают появляться капельки жидкости, которые, сливаясь, образуют жидкую среду. Образующаяся дисперсионная среда является разбавленным раствором полимера, а дисперсная фаза – студнеобразная фракция. Такой самопроизвольный процесс разделения студня на фазы, сопровождающийся изменением объема студия, называет синерезисом (отмоканием).
Синерезис рассматривается как продолжение процессов, обусловливающих образование студня. Скорость синерезиса различных студней различна и зависит в основном от температуры и концентрации.
Синерезис у студней, образованных полимерами, частично обратим. Иногда достаточно нагревания, чтобы студень, претерпевший синерезис, вернуть в исходное состояние, В кулинарной практике этим способом пользуются, например, для освежения каш, пюре, черствого хлеба. Если при хранении студней возникают химические процессы, то синерезис усложняется и его обратимость теряется, происходит старение студня. При этом студень теряет способность удерживать связанную воду (черствение хлеба). Практическое значение синерезиса довольно велико. Чаще всего синерезис в быту и промышленности нежелателен. Это черствение хлеба, отмокание мармелада, желе, карамели, фруктовых джемов.
Студни
Смотреть что такое «Студни» в других словарях:
СТУДНИ — системы полимер растворитель, проявляющие некоторые свойства твердых тел (главным образом отсутствие текучести). Застудневание происходит при ограниченном набухании (напр., желатины в холодной воде, поливинилхлорида в ацетоне), при охлаждении… … Большой Энциклопедический словарь
студни — сущ., кол во синонимов: 1 • студень (28) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Студни — У этого термина существуют и другие значения, см. Студень. Медуза Ушастая аурелия с прозрачным студенистым телом Студни структурированные … Википедия
студни — системы полимер растворитель, проявляющие некоторые свойства твердых тел (главным образом отсутствие текучести). Застудневание происходит при ограниченном набухании (например, желатины в холодной воде, поливинилхлорида в ацетоне), при охлаждении … Энциклопедический словарь
СТУДНИ — системы полимер растворитель, проявляющие нек рые свойства тв. тел (гл. обр. отсутствие текучести). Застудневание происходит при ограниченном набухании (напр., желатины в холодной воде, поливинилхлорида в ацетоне), при охлаждении р ров полимеров … Естествознание. Энциклопедический словарь
Студень (значения) — *Студни структурированные (твёрдообразные) системы, состоящие из высокомолекулярных веществ и низкомолекулярных жидкостей. См. также Желе. * Студень блюдо из сгустившегося от охлаждения мясного бульона с кусочками мяса. * Студень славянское… … Википедия
КОЛБАСНЫЕ ИЗДЕЛИЯ — пищевые продукты из мяса, обработанного механич. и физико химич. способами, с добавлением др. пищевых продуктов, специй и пряностей. При механич. обработке из мяса удаляют несъедобные, малопитательные части и измельчают его; к физико химич.… … Ветеринарный энциклопедический словарь
Хране́ние пищевы́х проду́ктов — Правильное хранение позволяет сберечь пищевую и биологическую ценность пищевых продуктов, предохраняет их от порчи, имеет большое значение для профилактики пищевых отравлений бактериальной природы. Микроорганизмы, вызывающие эти отравления, могут … Медицинская энциклопедия
ЗАЛИВНОЕ — Русско французское блюдо, явившееся результатом работы французских кулинаров в России, реформировавших и обработавших многие блюда национальной русской кухни. Заливное это, как правило, отварные рыба, мясо или птица, залитые для… … Большая энциклопедия кулинарного искусства
