Systèmes colloïdaux

Classification des colloïdes

Il existe plusieurs classifications des systèmes colloïdaux, à savoir :

1. par l’état physique du milieu de dispersion,
2. par le type de la phase continue,
3. par l’affinité du colloïde avec la phase dispersée,
4. par la structure du colloïde,
5. par la réversibilité de la coagulation.

Classification des colloïdes selon l’état physique du milieu de dispersion

Tableau 1 Classification des colloïdes selon l’état physique du milieu de dispersion. De plus, les phases continues liquides peuvent également être classées selon leur nature. Un système colloïdal avec de l’eau comme milieu de dispersion est appelé hydrosol. Si le milieu de dispersion est un liquide organique, le système colloïdal est appelé organosol. Ceci est également directement lié à la classification des colloïdes basée sur l’affinité du solvant :

1. Les colloïdes lyophiles sont de tels colloïdes qui se caractérisent par une affinité pour le solvant. Ils y sont fortement solvatés (ou hydratés dans l’eau), ils sont stables et moins sensibles aux facteurs de coagulation de toute nature.
2. En revanche, les colloïdes lyophobes ne présentent aucune affinité avec la phase continue. C’est pourquoi ils ne subissent aucune ou peu de solvatation.

Lorsque la phase continue est de l’eau, de tels colloïdes lyophobes sont appelés hydrophobes. Ils ne subissent pas d’hydratation, mais les ions de la solution s’adsorbent sur leurs surfaces. Dans les solvants polaires, ils ne sont pas stables sans émulsifiant. Des exemples de tels systèmes comprennent le lait ou la mayonnaise. Les colloïdes hydrophiles, dans lesquels les groupes hydrophiles de macromolécules maintiennent ces molécules en suspension dans l’eau, comprennent les protéines, la gélatine ou les gelées.

Classification par structure colloïdale

1. Les colloïdes moléculaires , également appelés eucolloïdes , sont formés par les molécules de composés (protéines, caoutchouc, amidon) dispersées dans la phase continue. Les molécules de solvant peuvent pénétrer dans les macromolécules, ce qui rend l’interface floue. Ce sont des colloïdes qui n’ont pas nécessairement de charge électrique.
2. Les colloïdes de phase , qui se forment lorsqu’autour des molécules de certains composés chimiques, tels que AgCl, Fe(OH) ₃ , rassemblent un certain nombre d’atomes ou de molécules, produisant des agrégats de même taille que les molécules colloïdales qui forment une phase distincte. De tels colloïdes ont une charge électrique à leur surface ; ils comprennent des sols d’or, d’argent ou d’oxydes métalliques.
3. Les colloïdes d’association (appelés micelles) sont constitués de molécules associées qui forment une particule plus grosse, comme dans le cas du dodécylsulfate de sodium (SDS).

Classification des colloïdes par la réversibilité de la coagulation

La coagulation est un processus au cours duquel des particules individuelles de la substance dispersée se combinent pour former des amas plus grands appelés agrégats. Ensuite, ils précipitent du système sous la forme d’un sédiment. Par conséquent, la coagulation détruit le système colloïdal en séparant la phase dispersée sous forme de gros amas de sédiments ou de gouttes de liquide. Selon que ce processus est réversible, nous classons les colloïdes en tels que la coagulation est :

1. irréversible , où le sol ne peut pas restaurer son état d’origine une fois transformé en coagulé. Ceci est le résultat de la neutralisation de la charge électrique de surface. Un exemple d’un tel processus est la dénaturation induite par la température des colloïdes protéiques, qui détruit leurs structures secondaire, tertiaire et quaternaire.
2. réversible , où les colloïdes convertis en coagulé peuvent être soumis à une peptisation, qui les reconvertit en sol. Dans de tels cas, la coagulation résulte de l’élimination de la coquille de solvatation qui entoure le colloïde. Un exemple d’un tel processus peut être la coagulation du blanc d’œuf de poule, qui peut revenir sous forme de sol après y avoir ajouté du chlorure de sodium et l’avoir dilué dans de l’eau.

Facteurs affectant la stabilité d’un colloïde

1. Taille de la particule dispersée : les particules plus petites présentent normalement une stabilité plus élevée.
2. La présence d’une charge électrique de surface.
3. La présence de coquille de solvatation (pour les colloïdes hydrophiles).

Propriétés cinétiques des systèmes colloïdaux

1. Mouvements browniens , qui sont des mouvements chaotiques des molécules en phase dispersée dans une phase continue liquide ou gazeuse. Elles sont causées par les collisions des molécules colloïdales avec le milieu de dispersion.
2. Diffusion , qui est une caractéristique des molécules colloïdes qui se déplacent d’une région de concentration plus élevée à une région de concentration plus faible. La vitesse de ce processus est faible, car les particules sont de grande taille.
3. La sédimentation , qui est l’effet de la gravité agissant sur les molécules colloïdales, les faisant tomber au fond du vaisseau. Ce processus se déroule lentement et peut être utilisé pour déterminer la masse moléculaire des macromolécules.

Propriétés optiques des colloïdes

Contrairement aux vraies solutions, les particules des systèmes colloïdaux liquides sont suffisamment grosses pour diffuser la lumière visible. Ceci se produit lorsque les indices de réfraction du milieu et de la phase dispersée sont différents. Les facteurs clés de la diffusion sont la diffraction et la réflexion. La diffusion se produit uniformément dans chaque direction.

Propriétés électriques des colloïdes

1. Potentiel électrocinétique , qui résulte de la différence de potentiel entre la couche de diffusion stationnaire des particules en phase dispersée et la phase dispersée. C’est le potentiel à la surface des particules dispersées et a un grand impact sur la stabilité des systèmes colloïdaux.
2. L’électrophorèse , ou en fait la "mobilité électrophorétique", est une autre caractéristique des colloïdes. Il est affecté par des facteurs tels que la forme et la taille de la molécule, la valeur du pH, l’intensité du champ électrique appliqué ou la température.
3. L’électro-osmose fait référence à un autre mouvement possible de la phase liquide d’un système colloïdal dans un champ électrique unitaire. Sa vitesse est directement proportionnelle au potentiel électrocinétique et inversement proportionnelle à la viscosité du système.
4. Potentiel d’écoulement , qui est causé par un écoulement induit mécaniquement d’un liquide à travers un système de tubes capillaires ou une membrane. Cela implique une différence de potentiels.
5. Potentiel de sédimentation , qui est provoqué par le mouvement de particules colloïdales chargées par rapport au milieu de dispersion, par exemple sous l’influence de la force de gravité.