Колоїди навколо нас
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Уявіть, що вам запропонували без допомоги всяких машин розбити навпіл валун вагою в дві тонни. Завдання не з легких, але здійсненне; пріоритет в його вирішенні належить стародавнім єгиптянам. Вони руйнували камені за допомогою.., шматків дерева. Знаходили в камені ущелину, вставляли туди сухий дерев’яний клин і поливали його водою до тих пір, поки дерево не розривало камінь. Іноді для цієї ж мети використовували горох. Причиною всьому та енергія, яка виділяється при набуханні. Процеси набухання вивчає колоїдна хімія. Тільки колоїдним речовинам властиво набухання – процес, в результаті якого утворюються холодці.
Проробимо кілька дослідів з набуханням. Найкраще користуватися для цього желатиною; вона дуже яскраво виявляє властивості, властиві колоїдам. Приготуйте спочатку тонкий листок желатину. 10 грамів желатину опустіть в чверть склянки холодної води і почекайте, коли желатина розмокне. Нагрійте воду до температури 40-50°. Помішуйте желатину, поки вона не розчиниться. Розчин вилийте на поліетиленову плівку і ретельно висушіть на повітрі. З отриманого листка виріжте силует риби. Покладіть її на промокальний папір і обережно подихайте. Рибка одразу ж почне звиватися і згортатися. Пояснюється це тим, що подих зволожує листок з того боку, на який ви дихаєте, він збільшується в об’ємі і прагне зігнутися.
Набрякла желатина володіє цікавою властивістю: на ній можна отримати і надовго зберегти гарний крижаний візерунок. Приготуйте такий же розчин, як і в першому досліді, лише желатину візьміть в 2-3 рази менше. Теплий розчин вилийте на скляну пластинку і відразу ж поставте її в найхолодніше місце холодильника. Вода буде викристалізовуватися у вигляді крижаного узору – як взимку на вікнах. Якщо залишити желатиновий холодець на морозі на 2-3 дня, лід буде випаровуватися. Коли ви дасте желатині повільно відтанути, на ній збережеться негативний відбиток крижаних кристалів.
Існує величезна безліч харчових продуктів – студнів. Кисіль, мармелад, кисле молоко не потребують доказу свого колоїдного походження, але хіміки стверджують, що хліб і м’ясо – теж холодці.
Хліб – студень особливий, пінистої будови, але все ж студень, з усіма його характерними властивостями. Спробуємо з цієї точки зору зрозуміти, чому хліб черствіє. Від висихання? Це пояснення здається найбільш правдоподібним, але, на жаль, воно далеко від істини. Хліб черствіє навіть в запаяній капсулі. А якщо черствий хліб підігріти в духовці, він стає м’якше, хоча, здавалося б, повинен був висохнути ще більше. Хімічних змін при черствінні хліба не відбувається. У чому ж тут справа?
У хлібі є, щонайменше, три види колоїдних частинок: білок, крохмаль, який дуже легко утворює студень-клейстер, і целюлоза, приблизно така ж, як і в дереві, яке розколювало камінь.
Ви, напевно, бачили, як кисле молоко при зберіганні виділяє зелену сироватку і саме ущільнюється при цьому. Таке явище притаманне багатьом студням і називається синерезисом. Його можна спостерігати і на крохмальному клейстері. Поступово крохмаль збирається в шматочки, відсікаючи рідину – слабкий розчин крохмалю. При нагріванні ж знову виходить однорідний студень. Маленькі губчаті частинки хліба, що містять крохмаль, теж схильні до синерезису. При зберіганні хліба частинки стискаються, рвуться, утворюють сухі ущільнені крихти – хліб черствіє. Волога, що виділяється деякий час залишається в хлібі; тому якщо недавно зачерствілий хліб підігріти, то крохмаль вбере в себе цю вологу і знову набрякне. Так до хліба повертається свіжість.
М’ясо – також колоїдна речовина, отже, воно здатне до набухання; і чим сильніше воно набубнявіє, тим ніжніше буде на смак. Набухання краще йде в присутності кислоти. До цього емпірично прийшли кулінари: ось чому вони обробляють жорстке м’ясо оцтом або кислим молоком. Переконатися в тому, що кислота допомагає набуханню, можна на тому ж желатині; спробуйте провести набухання сухого желатину у воді і для порівняння в слабокислому оцтовому розчині.
Взагалі, кухарі та домашні господині – прекрасні коллоїдохімікі. Адже приготування варення – колоїдний процес, приготування кислого молока – теж. Кава, чай, пиво – колоїди. Молоко, сир, морозиво – також колоїди. І, звичайно ж, класичний колоїд – м’ясний холодець.
У студнях, як і взагалі в розчинах, можуть проходити хімічні реакції. Якщо в результаті реакції утворюється осад, то випадає він в студні у своєрідному вигляді. Рух частинок в студні утруднений, тому осад випадає не безперервно, як в розчині, а періодично, шарами. Це явище вперше спостерігав німецький хімік Лізеганг ще в кінці 19-го століття.
Автор: О. Лібкін.