Τι είναι ένα κολλοειδές; Ορισμός και Παραδείγματα
Στη χημεία, ένα κολλοειδές είναι ένα μείγμα μικροσκοπικών σωματιδίων που διασκορπίζονται σε άλλο μέσο. Τα σωματίδια είναι μικροσκοπικού μεγέθους, με διάμετρο από 1 νανόμετρο (nm) έως 1 μικρόμετρο (μm). Αντίθετα, τα σωματίδια σε ένα διάλυμα είναι μικρότερα από αυτό το μέγεθος, ενώ τα σωματίδια σε ένα εναιώρημα είναι μεγαλύτερα. Όπως σε ένα διάλυμα, τα σωματίδια σε ένα κολλοειδές δεν διαχωρίζονται κατά την παραμονή. Τα σωματίδια σε ένα κολλοειδές ονομάζονται διασπαρμένη φάση , το οποίο απλώνεται σε όλο το μέσο διασποράς .
Τύποι και παραδείγματα κολλοειδών
Τα κολλοειδή ταξινομούνται ως αφροί, αερολύματα, γαλακτώματα, πηκτώματα ή διαλύματα, ανάλογα με τη φύση της διεσπαρμένης φάσης και του μέσου διασποράς. Γνωστά παραδείγματα κολλοειδών περιλαμβάνουν μαγιονέζα, γάλα, ομίχλη, καπνό και ζελατίνη.
- Ένα τζελ είναι ένα κολλοειδές στερεών σωματιδίων σε υγρό μέσο.
- Ένα sol αποτελείται από υγρά σωματίδια σε στερεό μέσο.
- Ένα γαλάκτωμα είναι ένα κολλοειδές που σχηματίζεται από δύο ή περισσότερα υγρά.
- Ένας αφρός σχηματίζεται από σωματίδια αερίου παγιδευμένα σε υγρό ή στερεό.
- Ένα αεροζόλ είναι ένα κολλοειδές που αποτελείται από υγρά ή στερεά σωματίδια διασκορπισμένα σε ένα αέριο.
- Δεν υπάρχουν γνωστά κολλοειδή αερίου-αερίου, αν και είναι πιθανό το ήλιο ή το ξένο μπορεί να είναι αδιάλυτα σε ορισμένες περιπτώσεις.
| Μέσο διασποράς | Φάση διασποράς αερίου | Φάση διασποράς υγρών | Στερεά διασκορπισμένη φάση |
|---|---|---|---|
| Αέριο | καμία γνωστή | υγρό αεροζόλ (ομίχλη, ομίχλη, σπρέι μαλλιών, ατμός) | στερεό αεροζόλ (καπνός, σύννεφο πάγου) |
| Υγρό | αφρός (κρέμα ξυρίσματος, σαντιγί) | γαλάκτωμα (γάλα, μαγιονέζα, λοσιόν χεριών) | sol (μελάνη, βαφή, ιζήματα) |
| Στερεά | στερεός αφρός (αερογέλη, ελαφρόπετρα, φελιζόλ, marshmallow) | gel (ζελατίνη, άγαρ, ζελέ, βούτυρο) | συμπαγής σόλα (γυαλί cranberry, γυαλί ουρανίου, χρωματιστά πετράδια) |
Το φαινόμενο Tyndall
Το φαινόμενο Tyndall είναι η σκέδαση του φωτός από τα σωματίδια σε ένα κολλοειδές ή λεπτό εναιώρημα. Ένα καλό παράδειγμα είναι ο τρόπος με τον οποίο ένα ποτήρι αποβουτυρωμένο γάλα (ένα κολλοειδές) δείχνει μια δέσμη φακού, ενώ ένα ποτήρι αλμυρό νερό (διάλυμα) όχι. Είναι μια γρήγορη και εύκολη δοκιμή που διακρίνει ένα κολλοειδές ή εναιώρημα από ένα διάλυμα.
Δεν εμφανίζουν όλα τα κολλοειδή το φαινόμενο Tyndall. Μερικές φορές το μέσο διασποράς είναι αδιαφανές ή πολύ σκούρο. Για παράδειγμα, δεν βλέπετε το εφέ Tyndall στη σαντιγί. Ωστόσο, είναι εμφανές στη ζελατίνη, το οπάλιο, την ομίχλη, τον καπνό, το γάλα και την αερογέλη.
Διαφορά μεταξύ ενός κολλοειδούς και ενός εναιωρήματος
Τα σωματίδια σε ένα εναιώρημα είναι μεγαλύτερα από ό,τι σε ένα κολλοειδές. Έτσι, τα σωματίδια σε ένα εναιώρημα τυπικά κατακάθονται έξω από το μέσο τους, ενώ αυτά σε ένα κολλοειδές παραμένουν αναμεμειγμένα και φαίνονται ομοιογενή (σε μικροσκόπιο, είναι ετερογενή). Ένα καλό παράδειγμα εναιωρήματος είναι ένα μείγμα αλευριού και νερού. Τα σωματίδια αλευριού αιωρούνται μετά την πρόσφατη ανάμειξη των συστατικών, αλλά η βαρύτητα τα τραβάει στον πάτο του δοχείου αρκετά γρήγορα.
Διαφορά μεταξύ ενός κολλοειδούς και ενός διαλύματος
Το μέγεθος των σωματιδίων σε ένα διάλυμα είναι μικρότερο από ότι σε ένα κολλοειδές. Επίσης, η διαλυμένη ουσία και ο διαλύτης αποτελούν μια φάση της ύλης σε ένα διάλυμα. Για παράδειγμα, ένα διάλυμα επιτραπέζιου αλατιού σε νερό ή ζάχαρης σε νερό αποτελείται αποκλειστικά από την υγρή φάση. Το αλάτι διασπάται σε συστατικά ιόντα, ενώ η ζάχαρη διαλύεται σε μεμονωμένα μόρια. Και στις δύο περιπτώσεις, τα σωματίδια βρίσκονται σε υδατικό διάλυμα. Αντίθετα, τα σωματίδια σε ένα κολλοειδές διάλυμα δεν είναι απαραίτητα η ίδια φάση με το μέσο. Για παράδειγμα, το γάλα περιέχει στερεά σωματίδια πρωτεΐνης διασκορπισμένα στο υγρό.
| Λύση | Κολλοειδή | Αναστολή |
|---|---|---|
| ομοιογενής | οπτικά ομοιογενής, μικροσκοπικά ετερογενής | ετερογενής |
| μέγεθος σωματιδίων 0,01-1 nm άτομα, ιόντα, μόρια | μέγεθος σωματιδίων 1-1000 nm μόρια ή συσσωματώματα | μέγεθος σωματιδίων>1000 nm μεγάλα σωματίδια ή συσσωματώματα |
| μην χωρίζετε όταν στέκεστε | μην χωρίζετε όταν στέκεστε | σωματίδια κατακάθονται |
| δεν μπορεί να διαχωριστεί με φιλτράρισμα | δεν μπορεί να διαχωριστεί με φιλτράρισμα | μπορεί να διαχωριστεί με φιλτράρισμα |
| δεν διασκορπίζει φως | Εφέ Tyndall ή αδιαφανές | Εφέ Tyndall ή αδιαφανές |
Πώς να προετοιμάσετε ένα κολλοειδές
Υπάρχουν δύο μέθοδοι παρασκευής κολλοειδών:
- Μηχανική δράση, όπως ανακίνηση, ψεκασμός ή άλεση, διασκορπίζει σωματίδια ή σταγονίδια στο μέσο.
- Μικρά μόρια συσσωματώνονται σε κολλοειδή σωματίδια, μέσω αντιδράσεων συμπύκνωσης, καθίζησης ή οξειδοαναγωγής.
Αναφορές
- Berg, J.C. (2010). Εισαγωγή στις διεπαφές και τα κολλοειδή:Η γέφυρα στη νανοεπιστήμη . World Scientific Publishing Co. ISBN 981-4293-07-5.
- Everett, D. H. (1988). Βασικές αρχές της επιστήμης των κολλοειδών . Λονδίνο:Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-84755-020-0.
- Hiltner, P.A.; Krieger, Ι.Μ. (1969). «Περίθλαση φωτός από διατεταγμένες αναρτήσεις». J. Phys. Chem . 73 (7):2306. doi:10.1021/j100727a049
- Levine, Ira N. (2001). Φυσική χημεία (5η έκδ.). Βοστώνη:McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-231808-1.
- Stepto, Robert F. T. (2009). «Διασπορά στην επιστήμη των πολυμερών (IUPAC Recommendations 2009)». Καθαρή και Εφαρμοσμένη Χημεία . 81 (2):351–353. doi:10.1351/PAC-REC-08-05-02
