Koloidné systémy

Klasifikácia koloidov

Existuje niekoľko klasifikácií koloidných systémov, a to:

1. fyzikálnym stavom disperzného média,
2. podľa typu kontinuálnej fázy,
3. afinitou koloidu k dispergovanej fáze,
4. podľa štruktúry koloidu,
5. reverzibilitou koagulácie.

Klasifikácia koloidov podľa fyzikálneho stavu disperzného prostredia

Tabuľka 1 Klasifikácia koloidov podľa fyzikálneho stavu disperzného prostredia. Okrem toho môžu byť kvapalné spojité fázy tiež klasifikované podľa ich povahy. Koloidný systém s vodou ako disperzným médiom sa nazýva hydrosól. Ak je disperzným médiom organická kvapalina, koloidný systém sa nazýva organosól. To tiež priamo súvisí s klasifikáciou koloidov na základe afinity rozpúšťadla:

1. Lyofilné koloidy sú také koloidy, ktoré sa vyznačujú afinitou k rozpúšťadlu. Sú v ňom silne solvatované (alebo hydratované vo vode), sú stabilné a menej citlivé na koagulačné faktory akéhokoľvek typu.
2. Na druhej strane lyofóbne koloidy nevykazujú žiadnu afinitu ku spojitej fáze. To je dôvod, prečo nepodstupujú žiadne alebo len obmedzené riešenie.

Ak je spojitou fázou voda, takéto lyofóbne koloidy sa označujú ako hydrofóbne. Nedochádza k ich hydratácii, ale ióny z roztoku sa adsorbujú na ich povrchoch. V polárnych rozpúšťadlách nie sú stabilné bez emulgátora. Príklady takýchto systémov zahŕňajú mlieko alebo majonézu. Hydrofilné koloidy, v ktorých hydrofilné skupiny makromolekúl udržujú tieto molekuly suspendované vo vode, zahŕňajú proteíny, želatínu alebo želé.

Klasifikácia podľa koloidnej štruktúry

1. Molekulové koloidy , tiež nazývané eukoloidy , sú tvorené molekulami zlúčenín (proteíny, kaučuk, škrob) dispergovaných v spojitej fáze. Molekuly rozpúšťadla môžu prenikať do makromolekúl, čo robí rozhranie nejasným. Sú to koloidy, ktoré nemusia mať nevyhnutne elektrický náboj.
2. Fázové koloidy , ktoré sa tvoria, keď sa okolo molekúl niektorých chemických zlúčenín, ako je AgCl, Fe(OH) ₃ , zhromažďuje určitý počet atómov alebo molekúl, čím vznikajú agregáty rovnakej veľkosti ako koloidné molekuly, ktoré tvoria samostatnú fázu. Takéto koloidy majú na svojom povrchu elektrický náboj; zahŕňajú sóly zlata, striebra alebo oxidov kovov.
3. Asociačné koloidy (nazývané micely) sú vytvorené z pridružených molekúl, ktoré tvoria väčšie častice, ako v prípade dodecylsulfátu sodného (SDS).

Klasifikácia koloidov podľa reverzibility koagulácie

Koagulácia je proces, pri ktorom sa jednotlivé častice dispergovanej látky spájajú a vytvárajú väčšie zhluky nazývané agregáty. Potom sa vyzrážajú zo systému vo forme sedimentu. Preto koagulácia ničí koloidný systém oddelením dispergovanej fázy vo forme veľkých zhlukov sedimentu alebo kvapiek kvapaliny. Na základe toho, či je tento proces reverzibilný, rozdeľujeme koloidy na také, kde je koagulácia:

1. ireverzibilné , kde sól po premene na koagulát nemôže obnoviť svoj pôvodný stav. Je to výsledok neutralizácie povrchového elektrického náboja. Príkladom takéhoto procesu je teplotne indukovaná denaturácia proteínových koloidov, ktorá ničí ich sekundárne, terciárne a kvartérne štruktúry.
2. reverzibilné , kde koloidy premenené na koagulát môžu podliehať peptizácii, ktorá ich premení späť na sól. V takýchto prípadoch je koagulácia výsledkom odstránenia solvatačného obalu, ktorý obklopuje koloid. Príkladom takéhoto procesu môže byť koagulácia bielka slepačieho vajca, ktorý sa môže vrátiť do formy sólu po pridaní chloridu sodného a jeho zriedení vo vode.

Faktory ovplyvňujúce stabilitu koloidu

1. Veľkosť dispergovaných častíc: menšie častice zvyčajne vykazujú vyššiu stabilitu.
2. Prítomnosť povrchového elektrického náboja.
3. Prítomnosť solvatačného obalu (pre hydrofilné koloidy).

Kinetické vlastnosti koloidných systémov

1. Brownove pohyby , čo sú chaotické pohyby molekúl dispergovanej fázy v kvapalnej alebo plynnej spojitej fáze. Sú spôsobené zrážkami molekúl koloidu s disperzným prostredím.
2. Difúzia , čo je charakteristika koloidných molekúl, ktoré sa pohybujú z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou koncentráciou. Rýchlosť tohto procesu je nízka, pretože častice sú veľké.
3. Sedimentácia , čo je účinok gravitácie pôsobiacej na molekuly koloidu, čo spôsobuje ich pád na dno nádoby. Tento proces prebieha pomaly a možno ho použiť na stanovenie molekulovej hmotnosti makromolekúl.

Optické vlastnosti koloidov

Na rozdiel od skutočných roztokov sú častice v kvapalných koloidných systémoch dostatočne veľké na to, aby rozptýlili viditeľné svetlo. K tomu dochádza, keď sú indexy lomu média a dispergovanej fázy rozdielne. Kľúčovými faktormi rozptylu sú difrakcia a odraz. Rozptyl sa vyskytuje rovnomerne v každom smere.

Elektrické vlastnosti koloidov

1. Elektrokinetický potenciál , ktorý vzniká rozdielom potenciálu medzi stacionárnou difúznou vrstvou častíc dispergovanej fázy a dispergovanou fázou. Je to potenciál na povrchu dispergovaných častíc a má veľký vplyv na stabilitu koloidných systémov.
2. Elektroforéza alebo vlastne „elektroforetická pohyblivosť“ je ďalšou charakteristikou koloidov. Ovplyvňujú ho také faktory, ako je tvar a veľkosť molekuly, hodnota pH, intenzita použitého elektrického poľa alebo teplota.
3. Elektroosmóza označuje ďalší možný pohyb kvapalnej fázy koloidného systému v jednotnom elektrickom poli. Jeho rýchlosť je priamo úmerná elektrokinetickému potenciálu a nepriamo úmerná viskozite systému.
4. Streamovací potenciál , ktorý je spôsobený mechanicky indukovaným prietokom kvapaliny cez systém kapilárnych trubíc alebo membrány. To znamená rozdiel v potenciáloch.
5. Sedimentačný potenciál , ktorý je spôsobený pohybom nabitých koloidných častíc vo vzťahu k disperznému prostrediu, napríklad vplyvom gravitačnej sily.