koloid
 
Encyklopedia PWN
koloid
[gr. kólla ‘klej’, eídos ‘postać’],
układ koloidalny, układ koloidowy,
układ dyspersyjny (rozproszony), tj. składający się z fazy rozpraszającej (zw. fazą ciągłą lub ośrodkiem dyspersyjnym) i fazy rozproszonej (zw. fazą zdyspergowaną);
obie fazy mogą występować we wszystkich stanach skupienia (oprócz układu gaz–gaz, tworzącego zwykłą mieszaninę). Zazwyczaj pojęcie „koloid” definiuje się mając na uwadze wielkość cząstek fazy rozproszonej (najczęściej od 1 do 200 nm); w tym ujęciu koloidy stanowią układy pośrednie między roztworami właściwymi a układami zdyspergowanymi o rozdrobnieniu mechanicznym. Według współcz. poglądów, koloid definiuje się (biorąc pod uwagę wielkość, kształt i powierzchnię właściwą cząstek fazy rozproszonej, jej gęstość, ładunek powierzchniowy i właściwości chem.) jako układ, w którym cząstki fazy rozproszonej są duże w porównaniu z pojedynczymi cząsteczkami związków chemicznych, ale dostatecznie małe, aby siły powierzchniowe na granicy faz przeważały nad siłami bezwładności cząstek — dzieje się tak wtedy, gdy powierzchnia właściwa fazy rozproszonej jest dostatecznie duża. Dominacja sił powierzchniowych nad bezwładnościowymi jest charakterystyczna dla tzw. stanu koloidalnego; jej wystąpienie jest przyczyną pojawienia się typowych dla koloidów właściwości; powierzchnia właściwa (a więc i trwałość układu) jest zależna od kształtu i wielkości (średnicy) cząstek: w przypadku cząstek kulistych występuje ostra granica omawianej przewagi sił dla cząstek o średnicy ok. 200 nm, dla cząstek o kształcie cylindrycznym przejście jest płynne, a o trwałości układu koloidalnego decydują inne czynniki, gł. ładunek powierzchniowy cząstek i różnica gęstości obu faz. W układach koloidowych obserwuje się nieustanny, chaotyczny ruch cząstek fazy rozproszonej, tzw. ruchy Browna; koloidy są niezdolne do przenikania przez błony półprzepuszczalne; wykazują m.in. specyficzne właściwości opt., np. efekt Tyndalla (Tyndalla zjawisko); ich szczególne właściwości elektr. uwidaczniają się w takich procesach jak elektroforeza i elektroosmoza (elektrokinetyczne zjawiska).
Rozróżnia się koloidy fazowe, w których cząstki rozproszone stanowią odrębną fazę (występuje wyraźna granica faz, np. ciało stałe–ciecz), koloidy cząsteczkowe, fizycznie jednorodne, będące roztworami związków wielkocząsteczkowych (cząstki koloidów są cząsteczkami chem.), oraz koloidy asocjacyjne, czyli micelarne, stanowiące asocjaty cząsteczek chemicznych. K. z ciekłym ośr. rozpraszającym można także podzielić na koloidy liofilowe (hydrofilowe, gdy ośr. tym jest woda), w których między cząstkami fazy rozproszonej i cząsteczkami fazy rozpraszającej występuje duże powinowactwo, i koloidy liofobowe (hydrofobowe) o małym wzajemnym powinowactwie obu faz. Koloidy liofobowe odpowiadają koloidom fazowym, koloidy liofilowe — koloidom cząsteczkowym. Cząstki fazy rozproszonej koloidów liofilowych ulegają solwatacji uzyskując w ten sposób stabilność termodynamiczną; ich tworzenie nie wymaga wydatkowania pracy (tworzące je substancje rozpuszczają się samorzutnie w ośr., w stosunku do których wykazują powinowactwo, np. żelatyna w wodzie); aby otrzymać k. liofobowe należy wydatkować pracę, dlatego układy te są termodynamicznie nietrwałe — czynnikiem stabilizującym je jest gł. ładunek elektr. powstający w wyniku adsorpcji jonów elektrolitu na powierzchni cząstek, co prowadzi do uzyskania przez nie jednoimiennego ładunku i powoduje odpychanie się cząstek (do koloidów tego rodzaju należą m.in. zole metali, ich soli i wodorotlenków); miarą stabilności tych koloidów jest tzw. potencjał elektrokinetyczny (elektryczna warstwa podwójna). Ogólnie stabilność koloidów można wyjaśnić na podstawie teorii o działaniu między cząstkami sił przyciągających, gł. sił Londona i sił Van der Waalsa, o dalekim zasięgu, i sił odpychających, mających swe źródło w ładunku elektr. cząstek. Nakładanie się obu rodzajów sił daje krzywą oddziaływań, wyjaśniającą zachowanie się cząstek k. podczas ich wzajemnego zbliżania się. Gdy układ 2 zbliżających się cząstek osiągnie minimum energ. (punkt A) łączą się one i koloid ulega koagulacji o charakterze odwracalnym; gdy układ taki przezwycięży barierę potencjału (przewaga sił odpychających, punkt B), związaną z temperaturą i ruchami Browna, i znajdzie się w kolejnym, głębokim minimum energ. (punkt C), następuje koagulacja nieodwracalna. Układy koloidalne mają specyficzne właściwości reolog.; wykazują często właściwości lepkosprężyste, tj. pośrednie między właściwościami cieczy (przepływ i jego zaprzestanie po ustaniu działania siły zewn.) i ciał stałych (elastyczne odkształcenie pod działaniem siły zewn. i spontaniczny powrót do stanu początkowego po ustaniu jej działania — relaksacja). Wykazują również specyficzne właściwości mech. (np. pasty, bardzo gęste zawiesiny). K. fazowe można otrzymać albo metodami dyspersyjnymi przez rozdrabnianie cząstek większych, co powoduje powiększanie powierzchni właściwej i w efekcie pojawienie się typowych dla k. właściwości, albo metodami kondensacyjnymi, polegającymi na wytworzeniu zalążków nukleacji i zahamowaniu ich wzrostu w granicach rozmiarów koloidowych. K. cząsteczkowe i asocjacyjne powstają samorzutnie podczas rozpuszczania odpowiednich związków wielkocząsteczkowych. K. występują w przyrodzie, m.in. protoplazma w komórkach, krew, mleko, mgła, i są wytwarzane w przemyśle (np. farby, lakiery, kleje).
Nazwę „koloid” wprowadził 1861 Th. Graham, który przyjmował, że ciała stałe dzielą się na krystaloidy, czyli ciała krystal. tworzące po rozpuszczeniu roztwory jednorodne, dyfundujące przez błony półprzepuszczalne, i koloidy — w stanie stałym ciała bezpostaciowe, po rozpuszczeniu tworzące roztwory, w których substancja rozpuszczona nie dyfunduje przez błony półprzepuszczalne. Obecnie wiadomo, że koloidy można otrzymać także z substancji krystal., a związki wielkocząsteczkowe mogą w stanie stałym tworzyć struktury krystaliczne.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia