Номер 12, страница 108 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 3. Дисперсные системы и растворы. Параграф 15. Тонкодисперсные системы - номер 12, страница 108.

Условие.

12. Структура некоторых косметических и пищевых гелей после замораживания изменяется: происходит явление синерезиса. Выскажите предположение, почему это происходит. Приведите примеры.

Решение.

Решение 2.

Предположение, почему это происходит

Гели являются коллоидными системами, в которых жидкая фаза (дисперсионная среда, обычно вода) удерживается внутри трехмерной пространственной сетки, образованной твердой фазой (дисперсная фаза, например, молекулы полимеров — желатина, пектина, агара, карбопола и др.). Молекулы воды связаны с этой сеткой относительно слабыми силами, такими как водородные связи и капиллярные эффекты.

При замораживании геля вода в его структуре начинает кристаллизоваться. Этот процесс приводит к синерезису по следующим причинам:
1. Механическое разрушение сетки. При замерзании вода образует кристаллы льда. Эти кристаллы, увеличиваясь в размерах, своими острыми гранями физически разрушают тонкую и хрупкую структуру полимерной сетки геля.
2. Обезвоживание и сжатие сетки. Образование кристаллической решетки льда является энергетически более выгодным процессом, чем удержание молекул воды внутри полимерного каркаса. Поэтому вода "мигрирует" из ячеек сетки к центрам кристаллизации, что приводит к обезвоживанию и уплотнению (сжатию) полимерной сетки.

Когда гель оттаивает, лед тает, и образуется жидкая вода. Однако полимерная сетка уже необратимо повреждена и сжата. Она не способна впитать и удержать весь первоначальный объем воды. В результате эта "свободная" вода отделяется от основной массы геля, что и называется синерезисом. Продукт теряет свою однородность, упругость и другие первоначальные свойства.

Ответ: Синерезис после замораживания происходит потому, что растущие кристаллы льда механически разрушают и обезвоживают полимерную сетку геля. После оттаивания поврежденная сетка не может удержать весь объем воды, что приводит к ее отделению.

Примеры

Явление синерезиса после цикла замораживания-оттаивания можно наблюдать во многих продуктах:

Пищевые гели:
• Желе, заливное, мармелад: после разморозки выделяется большое количество жидкости (сиропа), а сам гель становится более плотным и "резиновым".
• Йогурт, сметана, творожные десерты: происходит отслоение сыворотки, консистенция становится неоднородной, крупитчатой.
• Заварной крем, пудинги на основе крахмала: теряют гладкую текстуру, становятся водянистыми.

Косметические гели:
• Гель для укладки волос: может расслоиться на жидкую и гелеобразную фазы, теряя свои фиксирующие свойства.
• Увлажняющие кремы-гели для лица и тела: нарушается их однородная структура, отделяется водная фаза, продукт становится непригодным к использованию.
• Гелевая зубная паста: может расслоиться и стать более жидкой.

Ответ: Примерами продуктов, подверженных синерезису после замораживания, являются желе, йогурт, заварной крем, а также косметические гели для волос, увлажняющие кремы-гели и гелевые зубные пасты.