Значення гелів і холодців велике в сучасному світі, вони застосовуються практично скрізь: у харчовій промисловості, косметології, будівництві і т.д. Також вони грають важливу роль в живих організмах. Тому дана тема є актуальною і має велике практичне застосування. У цій роботі розглянуті характеристики холодців і гелів і їх основні властивості.
Холодці (гелі) - структуровані гомогенні системи, заповнені рідиною, каркас яких утворений молекулами високомолекулярних сполук. В даний час термін «Студни» витісняється більш загальним поняттям «Гелі». Холодці схожі за властивостями на колоїдні гелі, зокрема характеризуються відсутністю плинності, здатність зберігати форму, міцністю і пружністю. Ці властивості обумовлені наявністю пронизує весь обсяг холодцю просторової сітки макромолекул.
Однак, на відміну колоїдних гелів, перетин суцільної просторової сітки має молекулярні розміри і вони сталися не вандерваальсовимі, а хімічними або водневими зв'язками. Таким чином, основна відмінність холодців від колоїдних гелів полягає в тому, що це гомогенні, а не дисперсні системи.
Холодці виходять завдяки дії молекулярних сил зчеплення між макромолекулами органічних полімерів, наприклад, каучуку, желатину, полівінілацетату і ін. Еластичні холодці, набухаючи або втрачаючи розчинник, легко і оборотно змінюють свій об'єм. Оскільки поглинання розчинника значно збільшує обсяг холодцю, то їх називають також набухаючими гелями.
Природа зв'язків між елементами, що складають структуру, у різних холодців різна. Вузли сітки можуть бути обумовлені водневими зв'язками, взаємодією електричних зарядів або диполів, а також хімічними зв'язками. Якщо зв'язку в студне є водневими або дипольними (електростатичними), то міцність його мала, і він легко плавиться або руйнується. Прикладом таких систем є холодці желатину, агар-агар.
Крім освіти зв'язків між молекулами в відомих умовах можуть виникати зв'язку і між ділянками однієї і тієї ж макромолекули, якщо вона має кілька груп, здатних взаємодіяти один з одним, і молекулярний ланцюжок настільки гнучка, що окремі частини її в результаті теплового руху можуть вступати в контакт . При цьому утворюються так звані глобулярні або корпускулярні холодці.
Глобулярні холодці можуть утворюватися і в результаті асоціації двох і більше макромолекул. Називати їх холодцю можна тільки умовно, оскільки вони здатні текти, а в'язкість їх часто менше в'язкості відповідних розчинів ВМС.
Рідина в гелях і холодцях може бути зв'язаною і вільною. Пов'язана рідина входить до складу сольватной оболонки. Пов'язана вода має обмеженими фізичними можливостями та повідомляє студням підвищену, у порівнянні з рідиною, міцність. Пов'язана вода замерзає при більш низькій температурі, яка може досягати -15 ° С. Знижена температура замерзання зв'язаної води в грунті забезпечує збереження зимуючих насіння або рослин і сприятливо впливає на врожай.
Основна частина рідини механічно включена в каркас гелю. Частина рідини, яка не входить в сольватную (гідрадну) оболонку, називають вільною або иммобилизованной. Механічне включення рідини в осередку каркаса подібно утриманню в губці вбралася води. Рідина входить в осередку структури і втрачає свою рухливість. У той же час велика кількість води в гелях і холодцях повідомляє їм властивості, які характерні для рідин. У гелях і холодцях відбувається молекулярна дифузія, вони мають певну електропровідністю, розсіюють світло. Мають холодці і гелі також і властивостями твердих тіл: міцністю, пружністю, еластичністю, здатністю зберігати певну форму.
Пружні і еластичні властивості проявляються при роботі м'язів людини. М'язові волокна складаються з клітин, що містять гелеобразную протоплазму, стан якої змінюється під впливом нервових імпульсів. Тому м'язи здатні скорочуватися і розтягуватися, здійснювати роботу і забезпечувати рухові процеси організму людини.