Roztwory koloidalne

Roztwory koloidalne (koloidy) stanowią układy, w których cząstki substancji rozproszonej charakteryzują się rozmiarami od 1 do 500 nm. Cząstki o takich rozmiarach odpowiadają tzw. rozdrobnieniu koloidalnemu. Roztwory koloidalne są układami dwufazowymi, składają się z ośrodka rozpraszającego substancji rozproszonej.
Zależnie od fazy rozpraszającej noszą one nazwę hydrozoli (faza rozpraszająca – woda) i alkozoli ( faza rozpraszająca – alkohol) itp. Największe znaczenie mają hydrozole.
Uwzględniając stosunek cząstek koloidalnych do fazy rozpraszającej wyróżnia się dwie grupy koloidów:
- liofilowe (hydrofile, gdy cieczą jest woda) – odznaczają się zdolnością do tworzenia na swojej powierzchni wielowarstwowej otoczki złożonej z cząsteczek wody – otoczka hydralizacyjna, chętnie łączą się z wodą. Przykładami mogą być roztwory białka, skrobi, żelatyny, gumy arabskiej, kwasu krzemowego i innych.
- liofibowe (hydrofobowe) – roztwory zoli, które pozbawione są otoczki hydratacyjnej, ponieważ oddziaływanie pomiędzy fazą dyspresywną, a ośrodkiem rozpraszający są bardzo słabe lub wcale nie wytępuje. Przykładami mogą być: zole wodorotlenków tlenków metali.
Według innej klasyfikacji rozróżniamy:
- koloidy cząsteczkowe – fazę rozproszoną stanowią pojedyncze makrocząsteczki, składające się z tysięcy atomów np. polimery, hemoglobina. Mimo rozdrobnienia cząsteczkowego są one zaliczane do koloidów ze względu na rozmiary cząsteczek. Należą do koloidów liofilowych.
- koloidy fazowe – powstają z rozdrobnienia większych cząsteczek lub strącenie roztworów właściwych odpowiednimi metodami chemicznymi. Są to koloidy liofobowe.
- koloidy asocjacyjne (miceralne) powstające samorzutnie skupienie się dużej liczby małych cząsteczek w małe agregaty, po przekroczeniu pewnego stężenia. Takie układy koloidalne występują w stężonych roztworach mydeł i innych dergentów.
Zjawiskiem charakterystycznym dla roztworów koloidalnych jest efekt Tyndalla, polegający na rozproszeniu światła. W roztworze takim można wyraźnie zaobserwować drogę wiązki światła przechodzącą przez ciecz. Rozproszone przez cząstki koloidalne światło tworzy jasny stożek, widoczny wyraźnie w zaciemnionym pomieszczeniu.

RYS 1

Efekt Tyndalla wykorzystywany jest przy określaniu stężeń zawiesin (nefelometria), jak również do określania ruchów cząstek koloidalnych (i wyznaczania mas cząsteczkowych koloidów) które w skutek zderzeń z cząsteczkami rozpuszczalnika poruszają się bezładnym ruchem (ruchy Browna). Po oświetleniu roztworu koloidalnego w ultramikroskopie widoczne są punkty świetlne odpowiadające poszczególnym cząstkom.

Koloidy pod wpływem ogrzewania, po dodaniu mocnych elektrolitów, odparowaniu, bądź wymrożeniu rozpuszczalnika ulegają koagulacji – przechodzą w bezpostaciowe osady zwane żelami. Cząsteczki łączą się tworząc nieregularną sieć przestrzenną z lukami, wypełnionymi częściowo lub całkowicie cząsteczkami rozpuszczalnika. Żele koloidów liofilowych wprowadzone do rozpuszczalnika mają zdolność do ponownego przejścia w zole, proces ten nosi nazwę peptyzacji.

RYS 2.

Graficzne przedstawienie zamiany żelu w zol/
Wszystkie koloidy liofobowe ulegają nieodwracalnej koagulacji

Układy koloidalne da bardzo powszechna w przyrodzie. Koloidy znajdują dużo zastosowanie w przemyśle, np. włókiem sztucznych, farb lakierów, mas plastycznych, w procesie wzbogacania rud i inne.

Źródła:
1. Z. Drobkowska, K.M. Puzdro „Szkolny poradnik chemiczny” Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1986;
2. Jan Pawlaczy, „Powtórka z chemii dla kandydatów na studia w akademich medycznych”, Paśtwowy zakład wydawnictw lekarskich, Warszawa 1981;
3. R.Hassa, A Mrzigod, J. Mrzigod, W. Sułkowski “Chemia podręcznik i zbór zadań w jednym”, Wydawnictwo M. Rożak Wydanie I 2003
4. Internet:
- http://wiem.onet.pl
- http://dna.v.pl/roztwor.htm
- http://republika.pl/d55/koloidy.htm