Colloïden

Wanneer zout aan water wordt toegevoegd, lost het op om een oplossing te vormen. Omgekeerd, wanneer zand wordt toegevoegd aan water en geroerd, worden de zanddeeltjes door de vloeistof verspreid om een suspensie te vormen en uiteindelijk bezinken ze op de bodem. Wanneer bloem echter aan water wordt toegevoegd, wordt het water troebel.

Dit komt doordat bloem en water een colloïdale dispersie of een colloïde vormen. Een colloïde is een mengsel waarin deeltjes van een opgeloste stofachtige stof fijn worden gedispergeerd in een oplosmiddelachtig medium. De gedispergeerde deeltjes en het dispergeermedium kunnen elke combinatie zijn van vast en vloeibaar, zoals opaal, vloeistof en vloeistof, zoals melk, vloeistof en gas, zoals slagroom, behalve dat ze niet beide gassen kunnen zijn.

Eigenschappen van een colloïde liggen tussen die van suspensies en oplossingen in. Colloïden zijn heterogene mengsels, zoals suspensies, in tegenstelling tot oplossingen die homogeen zijn. Met een grootte van 5 tot 1000 nanometer zijn colloïdale deeltjes veel groter dan de gebruikelijke opgeloste moleculen, die ongeveer 1 nanometer of minder zijn, en kleiner dan zwevende deeltjes, die 10.000 nanometer of groter zijn.

Een laserstraal die door een oplossing gaat, is onzichtbaar, maar kan gemakkelijk worden gezien in een colloïdale dispersie. Dit komt doordat de colloïde deeltjes groot genoeg zijn om het licht te verstrooien, terwijl de opgeloste deeltjes te klein zijn om dat te doen. Deze verstrooiing van licht door colloïdale deeltjes wordt het Tyndall-effect genoemd.

Colloïdale deeltjes kunnen stabiel door het medium verspreid blijven door in botsing te komen met andere moleculen en constant in een willekeurig pad te bewegen. Deze beweging wordt de browniaanse beweging genoemd. Als een suspensie, een oplossing en een colloïde worden gecentrifugeerd, scheidt alleen de suspensie zich.

Colloïden op waterbasis kunnen hydrofiel, waterminnend of hydrofoob, watervrezend zijn. Wanneer bijvoorbeeld agar, een zeewierextract, wordt toegevoegd aan heet water, vormt het een hydrofiel colloïde. Hydrofobe colloïden, zoals olie en azijn, zijn onstabiel in water en hebben de neiging om te scheiden.

Dergelijke colloïdale dispersies kunnen worden gestabiliseerd door andere stoffen toe te voegen die zich hechten aan de oppervlakken van de colloïdale deeltjes. Deze additieven kunnen ionen zijn die andere ionen afstoten op naburige colloïdale deeltjes om gedispergeerd te blijven. Andere additieven kunnen het oppervlak van de colloïde deeltjes bedekken met hydrofiele groepen.

Natriumstearaat, een soort zeep, heeft bijvoorbeeld een natriumion samen met een polaire kop en een lange niet-polaire staart van vetzuur. In water aggregeren de zeepmoleculen in bollen zodat hun hydrofobe staarten naar binnen wijzen terwijl hun geladen hydrofiele kop naar buiten is gericht. Deze bolvormige structuren worden micellen genoemd.

De hydrofobe staarten vangen de niet-polaire olie in de micellen op, terwijl de hydrofiele buitenkant in wisselwerking staat met water. Dit verklaart de verschijnselen die optreden wanneer zeep wordt gewassen met water en olie wordt verwijderd.