Summary
The gelation of-aqueous gelatin solutions is caused by crystallization of the polymer component. Investigations of the melting curve in this system lead to the conclusion, that during isothermal formation of microcrystals under certain conditions only metastable states can be reached. Theoretical considerations, which are analogous to the approach of Hoffman and Weeks for pure polymers, show, that the melting temperature will be a linear function of the crystallization temperature also in solutions. Experimentally it is found, that this condition holds. Therefore the equilibrium melting point in true binary systems may be obtained by extrapolation.
By means of the equilibrium melting points at different and constant compositions the state diagram of gelatin-water is constructed in nearly the whole concentration range. The thermodynamic quantities like the melting point and enthalpy of fusion of pure gelatin and the interaction parameter agree well with data from the literature. Osmotic measurements in this system using the same gelatin show that temperature and concentration dependence of the interaction parameter may be neglected.
The discussion of the linear relationship between melting and crystallization temperature reveals for the system gelatin-water, that a quantitative description is only possible in the very dilute range.
Zusammenfassung
Die Gelbildung wäßriger Gelatinelösungen wird durch die Kristallisation der polymeren Komponente verursacht. Untersuchungen der Schmelzkurve im System Gelatine —Wasser führen zu dem Ergebnis, daß unter bestimmten experimentellen Bedingungen bei der isothermen Kristallisation nur metastabile Zustände entstehen. Theoretische Betrachtungen, die an einen Ansatz vonHoffman undWeeks für reine Polymere angelehnt sind, zeigen, daß auch in Lösungen die Schmelztemperatur linear von der Kristallisationstemperatur abhängig ist. Experimentell wird dieser Zusammenhang bestätigt. Daher kann auch in reinen binären Systemen der Gleichgewichtsschmelzpunkt durch eine Extrapolation bestimmt werden.
Mit Hilfe der Gleichgewichtsschmelzpunkte, die bei verschiedenen konstanten Zusammensetzungen ermittelt wurden, konnte das Zustandsdiagramm des Systems Gelatine - Wasser nahezu im gesamten Konzentrationsbereich bestimmt werden. Die daraus erhaltenen thermodynamischen Größen wie die Schmelztemperatur und Schmelzwärme der reinen Gelatine und der Wechselwirkungsparameter stimmen gut mit Literaturwerten überein. Osmotische Messungen in diesem System mit der gleichen Gelatine zeigen, daß die Abhängigkeit des Wechselwirkungsparameters von Temperatur und Konzentration vernachlässigbar klein ist.
Die Diskussion der linearen Beziehung zwischen Schmelz- und Kristallisationstemperatur ergibt, daß eine quantitative Beschreibung nur im Bereich der verdünnten Lösungen möglich ist.
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Dedicated to Prof. Dr. G. Rehage on the occasion of his 60th birthday.
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Borchard, W., Bremer, W. & Keese, A. The state diagram of the water-gelatin system. Colloid & Polymer Sci 258, 516–526 (1980). https://doi.org/10.1007/BF01404159
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF01404159