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Lexikon der Chemie: Gel

Gel, ein kolloid-disperses System bestehend aus einer dreidimensionalen, voluminösen Netzstruktur, die das gesamte Lösungsmittel gebunden hat und dabei zu einer gallertartigen Masse mit gewisser Festigkeit erstarrt ist. Die Gelierung ist eine allgemeine Erscheinung konzentrierter Lösungen und lyophiler (lösungsmittelliebender) Kolloide. Die Stabilisierung erfolgt dabei über die ausgedehnten Solvathüllen der Kolloidteilchen. Durch Verdünnen mit dem Lösungsmittel lassen sich die Gele wieder in den Solzustand überführen. In einigen Systemen wird dies auch durch mechanische Einwirkungen wie Schütteln erreicht, da Teilchen nur an wenigen Punkten durch Van-der-Waals- oder andere schwache Kräfte miteinander verbunden sind (Redispergierung).

In manchen Fällen kommt es bei der Gelierung zusätzlich zu einer Vergrößerung der kolloid-dispersen Teilchen durch Vernetzungsreaktionen an ihren funktionellen Gruppen. Dies ist z. B. bei der Kieselsäure der Fall: Setzt man aus kolloid-dispersen Silicatlösungen durch Ansäuern die Kieselsäure frei, so kondensieren die dispersen Kieselsäureteilchen zur makromolekularen Polykieselsäure, deren oberflächenreiche Blattstruktur sehr viel Wasser aufnehmen kann. Es bildet sich gallertartiges Kieselgel.

Makromolekulare G. können von anorganischen und organischen Makromolekülen gebildet werden. Die Polymerketten werden als Ganzes durch die umgebende Solvathülle stabilisiert, so daß sie räumlich fixiert werden. Bei Anlegen einer Schubspannung können sie deshalb nicht mehr fließen, sondern sie reagieren auf die Einwirkung einer formverändernden Kraft mit einer elastischen Rückstellkraft.

In den Lösungsmitteln, in denen die Solvatation unvollständig ist, bilden sich aus Makromolekülen Nebenvalenzgele. Die Haftstellen zwischen den Polymermolekülen sind nicht stationär, sie lösen sich und bilden sich an anderer Stelle neu.

Trocknet man G. ein, erhält man Xerogele (z. B. Gelatine, Leim, Kieselgel, Kieselgur).

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