コロイド

水に塩を加えると、塩が溶けて溶液になります。逆に、水に砂を加えて攪拌すると、砂の粒子が液体全体に広がって懸濁液を形成し、最終的に底に沈殿します。

しかし、水に小麦粉を加えると、水が濁ってしまいます。これは、小麦粉と水がコロイド分散体またはコロイドを形成するためです。

コロイドとは、溶質状の物質の粒子を溶媒状の媒体に微細に分散させた混合物です。

分散粒子および分散媒体は、オパールのような固体と液体、牛乳のような液体と液体、ホイップクリームのような液体と気体、ただし、両方とも気体であってはならないことを除いて、任意の組み合わせであり得る。

コロイドの特性は、懸濁液と溶液の特性の中間です。

コロイドは懸濁液のような不均一な混合物であり、溶液が均質であるのとは対照的です。

コロイド粒子は、5ナノメートルから1000ナノメートルの大きさで、通常の溶質分子(約1ナノメートル以下)よりもはるかに大きく、1万ナノメートル以上の懸濁粒子よりも小さくなります。

溶液を通過するレーザービームは見えませんが、コロイド分散体では簡単に見ることができます。これは、コロイド粒子が光を散乱させるのに十分な大きさであるのに対し、溶質粒子は小さすぎて散乱できないためです。

コロイド粒子によるこの光の散乱は、チンダル効果と呼ばれます。

コロイド粒子は、他の分子と衝突し、ランダムな経路で絶えず移動することにより、媒体全体に安定して分散したままでいることができます。この動きはブラウン運動と呼ばれます。

懸濁液、溶液、コロイドを遠心分離すると、懸濁液のみが分離します。

水性コロイドは、親水性、水を好むもの、または疎水性で水を恐れるものがあります。

例えば、海藻抽出物である寒天をお湯に加えると、親水性のコロイドが形成されます。

油や酢などの疎水性コロイドは、水中で不安定で分離する傾向があります。

このようなコロイド分散液は、コロイド粒子の表面に付着する他の物質を添加することにより安定化することができる。これらの添加剤は、隣接するコロイド粒子上の他のイオンをはじき、分散したままにするイオンであり得る。

他の添加剤は、コロイド粒子表面を親水性基で覆うことができます。たとえば、石鹸の一種であるステアリン酸ナトリウムには、ナトリウムイオンと極性ヘッド、および脂肪酸の長い非極性尾があります。

水中では、石鹸分子は球状に凝集し、疎水性の尾部が内側を向き、帯電した親水性の頭部が外側を向くようにします。これらの球状構造はミセルと呼ばれます。

疎水性の尾部は、ミセル内の非極性油を閉じ込め、親水性の外側の油は水と相互作用します。これは、石鹸を水で洗い、油分を落とすときに見られる現象を説明しています。