Kolloid – definition, egenskaper och exempel

Lär dig vad en kolloid är — definition, egenskaper och konkreta exempel på dispergerade partiklar (5–200 nm) i olika medier.

En kolloid kan vara en blandning av ett ämne som sprids jämnt i ett annat ämne. De kan befinna sig i två olika faser eller materiatillstånd.

Ett ämne kan vara ett dispersionsmedium, t.ex. vatten eller gas. Det andra ämnet är ett slags dispergerat medium, som ibland kallas "inre fas". Detta är aldrig små fasta partiklar. Om dispersionsmediet annars är en gas kan den inre fasen vara antingen små partiklar eller små droppar av en vätska.

Definition: En kolloid är ett ämne som mikroskopiskt sett är jämnt fördelat i ett annat ämne. Partiklarna i den dispergerade fasen har en diameter på mellan 5 och 200 nanometer.

Egenskaper

Kolloider skiljer sig från verkliga lösningar och grova suspensionssystem genom flera typiska egenskaper:

• Tyndall-effekt: Kolloidala partiklar sprider ljus så att en ljusstråle blir synlig i mediet.
• Brownsk rörelse: Små partiklar i den dispergerade fasen utför ständig slumpmässig rörelse på grund av kollisioner med molekyler i dispersionsmediet.
• Stabilitet: Kolloider kan vara stabila under lång tid tack vare elektrostatisk repulsion eller sterisk stabilisering; om dessa krafter övervinns sker koagulering eller flockning.
• Partikelstorlek: Kolloida partiklar ligger vanligtvis i nanometerskala. Definitioner varierar — här anges 5–200 nm, medan andra källor använder intervallet cirka 1–1000 nm beroende på sammanhang.

Typer av kolloider (efter fas)

Kolloider klassificeras ofta efter vilken fas som är dispergerad respektive vilket dispersionsmedium som används. Vanliga typer är:

• Sol: fasta partiklar dispergerade i en vätska (t.ex. färg, lera i vatten).
• Emulsion: vätskepartiklar dispergerade i en annan vätska (t.ex. mjölk, majonnäs).
• Skum: gasbubblor dispergerade i vätska eller fast ämne (t.ex. tvålschum, skumplast).
• Aerosol: fasta partiklar eller vätskedroppar dispergerade i gas (t.ex. rök, dimma, aerosolspray).
• Gel: ett nätverk av partiklar eller polymerer som fångar vätska och bildar ett fastaktigt, men elastiskt material (t.ex. gelatin, geléer).

Stabilitet och koagulering

En kollod kan vara stabil genom:

• elektrostatisk repulsion (lika laddningar på partiklarna),
• sterisk stabilisering (polymerkedjor på partiklarnas yta som hindrar nära kontakt),
• hydratiseringsskikt eller andra adsorberade lager.

När stabiliserande krafter övervinns kan partiklar samlas till större aggregat—en process som kallas koagulering eller flockning. Faktorer som ändrad pH, tillsats av elektrolyter eller mekanisk påverkan påverkar stabiliteten.

Framställning och karaktärisering

Kolloider kan framställas genom mekanisk dispergering (exempelvis homogenisering eller sonikering), kemiska metoder (partikeltillväxt eller utfällning) eller genom emulgering. Vanliga mätmetoder för att karakterisera kolloider är:

• partikelstorleksanalys (dynamisk ljusspridning, DLS),
• elektroforetisk mobilitet (zeta-potential) för att bedöma ytladdning och stabilitet,
• elektronmikroskopi och ljusmikroskopi för direkt avbildning,
• rheologi (flödesegenskaper) för gel- och emulsionsegenskaper.

Användningsområden

Kolloider är viktiga i många vardagliga och industriella sammanhang:

• Livsmedel: mjölk, majonnäs, såser och glass är exempel på kolloidala system som påverkar smak och konsistens.
• Läkemedel och bioteknik: nanopartiklar och emulsioner används för läkemedelsleverans och formuleringar.
• Färg och beläggningar: pigmentdispergering i färger är kolloidala system som avgör täckning och hållbarhet.
• Kosmetika: krämer, lotioner och schampon är ofta emulsioner eller dispersioner.
• Miljö och rening: fällning och koagulering används i vattenrening för att avlägsna kolloidalt material.

Skillnad mellan kolloid och suspension

En kolloid har partiklar i nanometerskala och förblir ofta stabilt dispergerad under lång tid, medan en suspension innehåller större partiklar som sedimenterar snabbare. Gränserna kan dock vara glidande och bestäms ofta av praktiska kriterier som partikelstorlek och sedimenteringshastighet.

Exempel

• Mjölk (emulsion av fettdroppar i vatten)
• Majonnäs (vatten/olja-emulsion stabiliserad av äggulans emulgeringsämnen)
• Gelatin (gel bestående av proteinnätverk som fångar vatten)
• Rök och dimma (aerosoler: fasta partiklar eller vätskedroppar i gas)
• Färg och bläck (suspensioner/soler av pigment i vätska)
• Blod (komplext biologiskt kolloidalt system med celler och proteiner)
• Skum (t.ex. tvålschum: gas i vätska)
• Lera i vatten (kolloidala partiklar av mineraler som ger grumlighet)

Sammanfattningsvis är kolloider mångsidiga och förekommer i många former och applikationer. Deras egenskaper styrs i första hand av partikelstorlek, ytegenskaper och de krafter som verkar mellan partiklarna och dispersionsmediet.

Frågor och svar

F: Vad är en kolloid?

F: Hur många faser eller materietillstånd kan kolloider befinna sig i?

F: Vad är dispersionsmediet i en kolloid?

F: Vad är det dispergerade mediet i en kolloid?

F: Vad är definitionen av en kolloid?

F: Vilken diameter har partiklarna i den dispergerade fasen i en kolloid?

F: Kan du ge ett exempel på en kolloid?

Sök med bokstav