ゲル

ゲルの概要

ゲルは、液体分散媒を持つコロイドの一種で、高粘性を持つ固体状の物質として分類されます。日本語では「凝膠体」としても知られています。ゲルは流動性を持ったゾルとは異なり、分散質のネットワークによって流動を失い、全体としては固体のような性質を持ちます。この流動性の変化は「ゲル化」と呼ばれ、ゲル化が起こる温度や条件を「ゲル点」として識別します。広義には、固体分散媒のコロイドであるソリッドゾルも含まれますが、ここでは狭義のゲルに焦点を当てます。

ゲルの種類

ゲルは、構造の形成方法によって大きく二つに分類されます。

1. 化学ゲル：化学的な共有結合によって形成されたゲル。
2. 物理ゲル：分子間力など、化学的でない力によって形成されるゲル。

物理ゲルの結合は可逆的であり、温度や応力の変化によって元のゾル状態に戻ることが可能です。一方、化学ゲルはその構造が安定しているため、外部要因に影響されにくいです。

特に高分子から成るゲルは「高分子ゲル」と呼ばれ、網目状の構造を持っています。また、湿潤ゲルの中でも、分散媒が水であるものは「ヒドロゲル」、有機溶媒の場合は「オルガノゲル」と分類されます。オルガノゲルの中でも、アルコールを使用したものは「アルコゲル」として知られています。これらのゲルは、分散媒を多く含み均一な構造を持つ場合は「ジェリー」と呼ばれ、内部の溶媒が蒸発して隙間のある網目構造を持つものは「キセロゲル」と称されます。特にシリカゲルは、優れた吸湿性を有する代表的なキセロゲルです。さらに、凍結乾燥や超臨界乾燥によって分散媒が除去されたものを「クリオゲル」や「エアロゲル」と呼び、それぞれ異なる特性を持っています。

ゲルの例

日常生活で見られるゲルの具体例には、以下のようなものがあります：

• - ゼリー：多くの食品に使われるゲル状のデザートです。
• - 寒天：D-ガラクトースと3,6-アンヒドロガラクトースから成る多糖由来のゲルです。
• - ゼラチン：主成分がコラーゲンで構成されるタンパク質製のゲルです。
• - 豆腐：大豆タンパク質から生成されるゲル状の食品です。
• - コンニャク：マンナンから作られたゲルです。
• - シリカゲル：水ガラスを脱水乾燥させたもので、湿気を吸収する効果があります。
• - ナパーム：燃料と界面活性剤の混合物から形成されるゲルです。
• - セメントゲル：水を加えることで生じるコロイド状の構造です。特にC-S-H（ケイ酸カルシウム水和物）が代表的です。
• - 魚肉練り製品やゲルインクボールペンなどもゲルの利用例です。

チキソトロピー

チキソトロピーとは、分散系溶液の状態が応力に応じてゲルとゾルの間で変わる現象です。この現象は、特にゲル化されやすい分散系で顕著に見られ、応力がかからない状態ではゲル状態を維持し、流動性を示さないことが特徴です。しかし、外力が加わることでゲル内の分子間力が破壊され、流動性を持つゾル状態になることができます。外力が取り除かれると、再びゲル状態に戻るという特性も持ちます。

このように、ゲルはその構造と性質から広範な利用が可能であり、食品、工業、医療など様々な分野で重要な役割を果たしています。

もう一度検索