Colloidi

Quando il sale viene aggiunto all'acqua, si dissolve per formare una soluzione. Al contrario, quando la sabbia è aggiunta all'acqua e agitata, le particelle di sabbia vengono sparse in tutto il liquido per formare una sospensione e infine si depositano sul fondo. Tuttavia, quando la farina è aggiunta all'acqua, l'acqua diventa torbida.

Questo perché farina e acqua formano una dispersione colloidale o colloide. Un colloide è una miscela in cui particelle di una sostanza simile ad un soluto sono finemente disperse in un mezzo simile a un solvente. Le particelle disperse e il mezzo disperdente possono essere qualsiasi combinazione di solido e liquido, come opale, liquido e liquido, come latte, liquido e gas, come la panna montata, ma non possono essere entrambi gas.

Le proprietà di un colloide sono intermedie fra quelle delle sospensioni e quelle delle soluzioni. I colloidi sono miscele eterogenee, come le sospensioni, in contrasto con le soluzioni, che sono omogenee. Con una dimensione da 5 a 1000 nanometri, le particelle colloidali sono molto più grandi delle solite molecole di soluto, che sono circa 1 nanometro o meno, e sono più piccole delle particelle sospese, che sono 10.000 nanometri o più grandi.

Un raggio laser che passa attraverso una soluzione è invisibile, ma può essere facilmente visto in una dispersione colloidale. Questo perché le particelle colloidali sono abbastanza grandi da disperdere la luce mentre le particelle di soluto sono troppo piccole per farlo. Questa dispersione della luce da parte delle particelle colloidali è detta effetto Tyndall.

Le particelle colloidali possono rimanere stabilmente disperse nel mezzo entrando in collisione con altre molecole e muovendosi costantemente in un percorso casuale. Questo movimento è detto moto browniano. Se una sospensione, una soluzione e un colloide vengono centrifugati, solo la sospensione si separa.

I colloidi a base d'acqua possono essere idrofili, amanti dell'acqua o idrofobici, timorosi dell'acqua. Per esempio, quando l'agar, un estratto di alghe, viene aggiunto all'acqua calda, forma un colloide idrofilo. I colloidi idrofobici, come l'olio e l'aceto, sono instabili in acqua e tendono a separarsi.

Tali dispersioni colloidali possono essere stabilizzate aggiungendo altre sostanze che si attaccano alle superfici delle particelle colloidali. Questi additivi possono essere ioni che respingono altri ioni sulle particelle colloidali vicine per rimanere dispersi. Altri additivi possono coprire la superficie delle particelle colloidali con gruppi idrofili.

Per esempio, lo stearato di sodio, un tipo di sapone, ha uno ione di sodio insieme ad una testa polare ed una lunga coda non polare di acido grasso. In acqua, le molecole di sapone si aggregano in sfere in modo che le loro code idrofobiche puntino verso l'interno mentre le loro teste idrofile cariche sono all'esterno. Queste strutture sferiche sono chiamate micelle.

Le code idrofobe intrappolano l'olio non polare all'interno delle micelle mentre l'esterno idrofilo interagisce con l'acqua. Questo spiega i fenomeni che si verificano quando il sapone viene lavato con acqua e l'olio viene rimosso.