Koloidní systémy

Klasifikace koloidů

Existuje několik klasifikací koloidních systémů, jmenovitě:

1. fyzikálním stavem disperzního média,
2. podle typu kontinuální fáze,
3. afinitou koloidu k dispergované fázi,
4. podle struktury koloidu,
5. reverzibilitou koagulace.

Klasifikace koloidů podle fyzikálního stavu disperzního prostředí

Tabulka 1 Klasifikace koloidů podle fyzikálního stavu disperzního prostředí. Kromě toho mohou být kapalné spojité fáze také klasifikovány podle jejich povahy. Koloidní systém s vodou jako disperzním prostředím se nazývá hydrosol. Pokud je disperzním prostředím organická kapalina, koloidní systém se nazývá organosol. To také přímo souvisí s klasifikací koloidů na základě afinity rozpouštědla:

1. Lyofilní koloidy jsou takové koloidy, které se vyznačují afinitou k rozpouštědlu. Jsou v něm silně solvatované (nebo hydratované ve vodě), jsou stabilní a méně citlivé na koagulační faktory jakéhokoli typu.
2. Na druhou stranu lyofobní koloidy nevykazují žádnou afinitu ke spojité fázi. To je důvod, proč nepodléhají žádné nebo pouze omezené solvataci.

Tam, kde je spojitá fáze voda, jsou takové lyofobní koloidy označovány jako hydrofobní. Nedochází k jejich hydrataci, ale ionty z roztoku se adsorbují na jejich povrch. V polárních rozpouštědlech nejsou bez emulgátoru stabilní. Příklady takových systémů zahrnují mléko nebo majonézu. Mezi hydrofilní koloidy, ve kterých hydrofilní skupiny makromolekul udržují tyto molekuly suspendované ve vodě, patří proteiny, želatina nebo želé.

Klasifikace podle koloidní struktury

1. Molekulární koloidy , nazývané také eukoloidy , jsou tvořeny molekulami sloučenin (bílkovin, kaučuku, škrobu) rozptýlených v kontinuální fázi. Molekuly rozpouštědla mohou pronikat do makromolekul, což činí rozhraní nejasným. Jsou to koloidy, které nemusí mít nutně elektrický náboj.
2. Fázové koloidy , které se tvoří, když se kolem molekul některých chemických sloučenin, jako je AgCl, Fe(OH) ₃ , shromažďuje určitý počet atomů nebo molekul, čímž vznikají agregáty stejné velikosti jako koloidní molekuly, které tvoří samostatnou fázi. Takové koloidy mají na svém povrchu elektrický náboj; zahrnují soly zlata, stříbra nebo oxidů kovů.
3. Asociační koloidy (nazývané micely) jsou tvořeny asociovanými molekulami, které tvoří větší částici, jako v případě dodecylsulfátu sodného (SDS).

Klasifikace koloidů podle reverzibility koagulace

Koagulace je proces, kdy se jednotlivé částice dispergované látky spojují a vytvářejí větší shluky zvané agregáty. Poté se ze systému vysrážejí ve formě sedimentu. Proto koagulace ničí koloidní systém oddělením dispergované fáze ve formě velkých shluků sedimentu nebo kapek kapaliny. Na základě toho, zda je tento proces reverzibilní, klasifikujeme koloidy na takové, kde je koagulace:

1. nevratný , kde sol nemůže obnovit svůj původní stav, jakmile se přemění na koagulát. Je to výsledek neutralizace povrchového elektrického náboje. Příkladem takového procesu je teplotně indukovaná denaturace proteinových koloidů, která ničí jejich sekundární, terciární a kvartérní struktury.
2. reverzibilní , kdy koloidy přeměněné na koagulát mohou být podrobeny peptizaci, která je přemění zpět na sol. V takových případech je koagulace výsledkem odstranění solvatačního obalu, který obklopuje koloid. Příkladem takového procesu může být koagulace bílku slepičího vejce, který se může vrátit do formy solu po přidání chloridu sodného a jeho zředění ve vodě.

Faktory ovlivňující stabilitu koloidu

1. Velikost dispergované částice: menší částice normálně vykazují vyšší stabilitu.
2. Přítomnost povrchového elektrického náboje.
3. Přítomnost solvatačního obalu (pro hydrofilní koloidy).

Kinetické vlastnosti koloidních systémů

1. Brownovy pohyby , což jsou chaotické pohyby molekul rozptýlené fáze v kapalné nebo plynné spojité fázi. Jsou způsobeny srážkami molekul koloidu s disperzním prostředím.
2. Difúze , což je charakteristika koloidních molekul, které se pohybují z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací. Rychlost tohoto procesu je nízká, protože částice jsou velké.
3. Sedimentace , což je účinek gravitace působící na molekuly koloidu, což způsobuje jejich pád na dno nádoby. Tento proces probíhá pomalu a lze jej použít pro stanovení molekulové hmotnosti makromolekul.

Optické vlastnosti koloidů

Na rozdíl od skutečných roztoků jsou částice v kapalných koloidních systémech dostatečně velké, aby rozptýlily viditelné světlo. K tomu dochází, když jsou indexy lomu média a dispergované fáze odlišné. Klíčovými faktory rozptylu jsou difrakce a odraz. K rozptylu dochází rovnoměrně v každém směru.

Elektrické vlastnosti koloidů

1. Elektrokinetický potenciál , který vzniká rozdílem potenciálu mezi stacionární difúzní vrstvou částic dispergované fáze a dispergovanou fází. Je to potenciál na povrchu dispergovaných částic a má velký vliv na stabilitu koloidních systémů.
2. Elektroforéza nebo vlastně „elektroforetická mobilita“ je další charakteristikou koloidů. Je ovlivněn takovými faktory, jako je tvar a velikost molekuly, hodnota pH, aplikovaná intenzita elektrického pole nebo teplota.
3. Elektroosmóza označuje další možný pohyb kapalné fáze koloidního systému v jednotném elektrickém poli. Jeho rychlost je přímo úměrná elektrokinetickému potenciálu a nepřímo úměrná viskozitě systému.
4. Potenciál proudění , který je způsoben mechanicky indukovaným prouděním kapaliny systémem kapilár nebo membránou. To znamená rozdíl v potenciálech.
5. Sedimentační potenciál , který je způsoben pohybem nabitých koloidních částic vzhledem k disperznímu prostředí, například vlivem gravitační síly.