Kolloidala system

Klassificering av kolloider

Det finns flera klassificeringar av kolloidala system, nämligen:

1. av dispersionsmediets fysiska tillstånd,
2. efter typen av den kontinuerliga fasen,
3. genom kolloidens affinitet till den dispergerade fasen,
4. av kolloidens struktur,
5. genom koagulationens reversibilitet.

Klassificering av kolloider efter dispersionsmediets fysiska tillstånd

Tabell 1 Klassificering av kolloider efter dispersionsmediets fysiska tillstånd. Dessutom kan flytande kontinuerliga faser också klassificeras efter sin natur. Ett kolloidalt system med vatten som dispersionsmedium kallas hydrosol. Om dispersionsmediet är en organisk vätska kallas det kolloidala systemet en organosol. Detta är också direkt relaterat till klassificeringen av kolloider baserat på lösningsmedlets affinitet:

1. Lyofila kolloider är sådana kolloider som kännetecknas av affinitet till lösningsmedlet. De är starkt solvatiserade i det (eller hydratiserade i vatten), de är stabila och mindre känsliga för koagulationsfaktorer av alla slag.
2. Å andra sidan visar lyofoba kolloider ingen affinitet till den kontinuerliga fasen. Det är därför de genomgår ingen eller endast begränsad lösning.

När den kontinuerliga fasen är vatten, hänvisas sådana lyofoba kolloider till som hydrofoba. De genomgår inte hydratisering, men joner från lösningen adsorberas på sina ytor. I polära lösningsmedel är de inte stabila utan ett emulgeringsmedel. Exempel på sådana system inkluderar mjölk eller majonnäs. Hydrofila kolloider, i vilka hydrofila makromolekylgrupper bibehåller dessa molekyler suspenderade i vatten, inkluderar proteiner, gelatin eller gelé.

Klassificering efter kolloidstruktur

1. Molekylära kolloider , även kallade eukoloider , bildas av molekylerna av föreningar (proteiner, gummi, stärkelse) dispergerade i den kontinuerliga fasen. Lösningsmedelsmolekyler kan penetrera makromolekyler, vilket gör gränsytan otydlig. Dessa är kolloider som inte nödvändigtvis har en elektrisk laddning.
2. Faskolloider , som bildas när man runt molekylerna av vissa kemiska föreningar, såsom AgCl, Fe(OH) ₃ , samlar ett visst antal atomer eller molekyler, och producerar aggregat av samma storlek som de kolloidala molekylerna som bildar en separat fas. Sådana kolloider har en elektrisk laddning på sina ytor; de inkluderar soler av guld, silver eller metalloxider.
3. Associationskolloider (kallade miceller) är uppbyggda av associerade molekyler som bildar en större partikel, som i fallet med natriumdodecylsulfat (SDS).

Klassificering av kolloider efter koagulationens reversibilitet

Koagulering är en process där enskilda partiklar av det dispergerade ämnet kombineras för att bilda större kluster som kallas aggregat. Sedan fälls de ut från systemet i form av ett sediment. Därför förstör koagulering det kolloidala systemet genom att separera den dispergerade fasen i form av stora kluster av sediment eller droppar av vätska. Baserat på om den processen är reversibel, klassificerar vi kolloider i sådana där koaguleringen är:

1. irreversibel , där solen inte kan återställa sitt ursprungliga tillstånd när den omvandlats till ett koagulat. Detta är ett resultat av neutraliseringen av den elektriska laddningen på ytan. Ett exempel på en sådan process är den temperaturinducerade denatureringen av proteinkolloider, som förstör deras sekundära, tertiära och kvartära strukturer.
2. reversibel , där kolloider som omvandlas till ett koagulat kan utsättas för peptisering, vilket omvandlar dem tillbaka till en sol. I sådana fall resulterar koaguleringen från avlägsnandet av solvatiseringsskalet som omger kolloiden. Ett exempel på en sådan process kan vara koaguleringen av hönsäggvitan, som kan återgå till formen av sol efter att ha tillsatt natriumklorid till den och spädd ut den i vatten.

Faktorer som påverkar stabiliteten hos en kolloid

1. Storleken på den dispergerade partikeln: mindre partiklar uppvisar normalt högre stabilitet.
2. Närvaron av en elektrisk laddning på ytan.
3. Närvaron av solvatiseringsskal (för hydrofila kolloider).

Kinetiska egenskaper hos kolloidala system

1. Brownska rörelser , som är kaotiska rörelser av de dispergerade fasmolekylerna i en flytande eller gasformig kontinuerlig fas. De orsakas av kollisioner mellan kolloidmolekyler och dispersionsmediet.
2. Diffusion , som är en egenskap hos kolloidmolekyler som rör sig från en region med högre koncentration till en med lägre koncentration. Hastigheten i den processen är låg, eftersom partiklarna är stora i storlek.
3. Sedimentering , som är effekten av gravitationen som verkar på kolloidmolekylerna, vilket får dem att falla till botten av kärlet. Denna process fortskrider långsamt och den kan användas för att bestämma molekylmassan hos makromolekyler.

Optiska egenskaper hos kolloider

Till skillnad från i verkliga lösningar är partiklar i flytande kolloidala system tillräckligt stora för att sprida synligt ljus. Detta inträffar när brytningsindexen för mediet och den dispergerade fasen är olika. Nyckelfaktorerna för spridning är diffraktion och reflektion. Spridningen sker jämnt i varje riktning.

Elektriska egenskaper hos kolloider

1. Elektrokinetisk potential , som uppstår från skillnaden i potential mellan det stationära diffusionsskiktet av de dispergerade faspartiklarna och den dispergerade fasen. Det är potentialen vid ytan av dispergerade partiklar och har en stor inverkan på stabiliteten hos kolloidala system.
2. Elektrofores , eller egentligen "elektroforetisk rörlighet", är en annan egenskap hos kolloider. Det påverkas av sådana faktorer som formen och storleken på molekylen, pH-värdet, den applicerade elektriska fältstyrkan eller temperaturen.
3. Elektroosmos hänvisar till en annan möjlig rörelse av vätskefasen i ett kolloidalt system i ett enhetligt elektriskt fält. Dess hastighet är direkt proportionell mot den elektrokinetiska potentialen och omvänt proportionell mot systemets viskositet.
4. Strömningspotential , som orsakas av ett mekaniskt inducerat flöde av en vätska genom ett system av kapillärrör eller ett membran. Detta medför en skillnad i potentialer.
5. Sedimentationspotential , som orsakas av laddade kolloidala partiklars rörelse i förhållande till dispersionsmediet, till exempel under påverkan av gravitationskraften.