Kolloid Nedir? Hazırlanışı Uygulamaları ve Örnekleri

Bir kolloid, çapı 1 ile 1000 nanometre arasındaki partiküllerin bir karışımıdır, ancak yine de çözelti boyunca eşit olarak dağılma yeteneğine sahiptir.  Maddeler dağılmış halde kaldıkları ve kabın dibine çökmedikleri için kolloidal dağılımlar olarak da adlandırılırlar.

Bu parçacıklar ya makromolekülleri çözebilir ya da daha küçük yapısal birimlerden üretilen makromoleküler bir yapıya sahip olabilir ya da aerosoller, tozlar, pigment dağılımları, emülsiyonlar ve hatta ince pigmentli plastikler gibi ayrı bir fazı temsil edebilir.

Yukarıda tarif edilen bu tür çok fazlı kolloidler, hem fazların hem de aralarındaki arayüzün özelliklerini hesaba katar ve bu nedenle araştırmaları, kolloid partiküllerinin boyutuna kadar ulaşan arayüz araştırmasında doğal bir yardımcıdır.

Kolloid Kimyası Örnekleri

Evde Kolloid’in en iyi örneği olması gereken sütü, kullandığımız şampuanı, kullandığımız sıvı el yıkamayı ve ayrıca genellikle evde kullandığımız sıvı metal parlatıcıyı görüyoruz.

Kolloidal dağılım özellikleri, dağılmış fazın yüksek yüzey alanı ile yakından bağlantılıdır ve bu ara yüz kimyasıdır.  Bu kolloid ve yüzey kimyasının doğal kombinasyonu, birincil araştırma alanını temsil eder ve bu temel özelliklere bağlı olarak çeşitli kolloid kategorileri vardır.

Kolloidal çözeltiye örnek olarak; havadaki toz, duman, sis ve spreyler verilebilir.

Bu kolloid örnekler için, dağılmış faz sıvıdır ve bir gaz dağılım ortamıdır.  Bunlar genellikle sıvı aerosol olarak adlandırılır.

Kolloidlerin ve eklerin yüzey alanındaki büyük fark, belirli maddenin kütle oranına göre yüksek bir yüzey alanına sahip olduğu doğal gerçeğini takip eder ve bu, kolloidal çözelti faktörü olarak bir yüzey özelliğine yol açar.

Örneğin, organik boya veya kirletici moleküller, partiküllü aktif kömür üzerine adsorpsiyon yöntemiyle sudan etkili bir şekilde uzaklaştırılabilir.  Bu, kömürün yüksek yüzey alanı nedeniyle olur.  Bu işlem ve özellik, su arıtma ve her türlü ağız tedavisi için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sıvı moleküllerin yığını, çekici kuvvetler yoluyla yüzeydekilerden daha büyük bir en yakın komşuyla etkileşime girebilir.  Yüzey molekülleri, komşu moleküllerle bağdan kısmen kurtuldukları için yığın halindekilerden daha yüksek enerjiye sahip olmalıdır.

Herhangi bir yeni yüzey oluşturmak için sıvı yığınından tamamen etkileşime giren molekülleri çıkarmak için çalışma yapılması gerekiyor.  Bu, ya yüzey enerjisine ya da sıvı gerilimine yol açar ve bu nedenle sıvı moleküller arasındaki moleküler kuvvet ne kadar güçlüyse, yapılan iş o kadar büyük olur.

Örneklerle Kolloid Türleri

Kolloidler, dağılmış ortamın ve fazın durumuna göre sınıflandırılır.

Dispersiyon ortamı olarak su içeren Kolloidlerden herhangi biri hidrofobik veya hidrofilik olarak bölünür.  Su ve kolloidal parçacık yüzeyi arasında yalnızca zayıf çekici kuvvetlerin bulunduğu yerdir.

Gümüş klorürün çökelmesi en iyi örnek olacaktır ve sonuç kolloidal dispersiyon olarak sonuçlanacaktır.  Çökelme reaksiyonu, iyonların uzun mesafelerden toplanıp büyük kristaller üretmesi için çok hızlı gerçekleşir.  İyonlar, sıvı içinde asılı kalan küçük parçacıklar oluşturmak için toplanır.

İyonları dağıtma ortamına sokarak, pıhtılaşma için kararlı bir hidrofobik kolloid üretilebilir.

Örneğin süt, hidrofobik bir çekirdeğe sahip protein açısından zengin kazein misellerinin kolloid bir süspansiyonunu içerir.  Süt fermente olduğunda laktoz ve hidrojen iyonlarına dönüştürülür.  Kolloidal parçacıkların yüzeyindeki koruyucu yükün üstesinden gelinir ve süt pıhtılaşarak pıhtı kümeleri oluşturur.

Toprak parçacıkları genellikle nehir ve akarsu suyu tarafından hidrofobik kolloidler olarak taşınır.  Böylece, nehir yüksek tuz konsantrasyonlarına sahip deniz suyuyla karşılaştığında parçacıklar nehir havzasında silt oluşturmak üzere pıhtılaşır.

Karşılaştırıldığında, belediyenin su arıtma tesisleri suyu temizlemek için genellikle alüminyum sülfat gibi tuzlar ekler.  Alüminyum iyonlarının hidratlı katyonlarının hidrofobik koloidal toprak parçacıkları yükünü nötralize ettiği ve parçacıkların toplanıp yerleşmesine izin verdiği yerdedir.

Tüm bu özel durumlarda, sıvı, parçacık ile sıvı arasında, sıvı ile kendisi arasında aynı olan bir ara yüz oluşturarak, parçacığın yüzeyine güçlü bir şekilde emilir. Azalma nedeniyle serbest enerjisindeki parçacıklar dağıldığında sistemi doğal olarak kararlı hale getirir.

Kolloid Parçacıkların Özelliği

Kolloidler, çözünmeyen partikül karışımlarıdır (bazen kolloidal çözeltiler veya kolloidal sistemler olarak bilinir).  Bir maddenin mikroskobik dağılımını ve başka bir madde içindeki bir süspansiyonu tasvir ederler.  Bir kolloidde, bu asılı parçacıkların boyutu 1 ila 1000 nanometre (10-9 metre) arasında değişebilir.  Bir kolloid, bir çözelti boyunca düzgün bir şekilde yayılabilen 1 ila 1000 nanometre arasında değişen çaplara sahip parçacıkların bir kombinasyonudur.  Kolloidler doğada heterojendir.

Kolloidal dispersiyonlar, geleneksel çözelti çözünenlerinden önemli ölçüde daha büyük olan parçacıklardan oluşur.  Kolloidal parçacıklar, ışığı dağıtan büyük moleküller veya daha küçük türlerin kümeleridir.  Makroskopik (görsel) boyutta kolloidler homojenken, mikroskobik (moleküler) ölçekte çözeltiler homojendir.

Kolloidlerin Sınıflandırılması

Dağılmış maddenin fazı ve yayıldığı faz, kolloidleri sınıflandırmak için kullanılır.  Sıvılar, emülsiyonlar, köpükler ve aerosoller kolloid örnekleridir.

• Bir sıvı içinde katı parçacıkların kolloidal bir dağılımı sol olarak bilinir.
• Emülsiyon, iki sıvının birleşimidir.
• Çok sayıda gaz parçacığı bir sıvı veya katı içinde tutulduğunda köpük oluşur.
• Aerosoller, gazlı bir ortamda asılı kalan mikroskobik sıvı veya katı parçacıklardır.

Tyndall Etkisi bir kombinasyonun kolloidal olup olmadığını değerlendirmek için basit bir yöntemdir. Işık gerçek bir çözeltiden parlatıldığında, içinden temiz bir şekilde geçer. bununla birlikte, ışık kolloidal bir çözeltiden parlatıldığında, saçılan fazlardaki madde ışığı her yöne saçarak görünür hale getirir. Sisin içinden parlayan bir el feneri bunu gösterebilir. Sis bir kolloid olduğundan, ışık huzmesi açıkça görülebilir.

Kolloidleri Hazırlama Yöntemleri

Kolloidler iki farklı yöntemle yapılabilir.

Öğütme, püskürtme veya kesme kullanımı, büyük partikülleri veya damlacıkları kolloidal boyuta (örneğin, çalkalama, karıştırma veya yüksek kesmeli karıştırma) dağıtır.

Çökeltme, yoğunlaştırma veya redoks işlemleriyle, küçük dağılmış moleküller daha büyük koloidal parçacıklar halinde yoğunlaştırılır.  Kolloidal silika ve altın, bu teknikler kullanılarak yapılır.

Kolloidlerin Uygulamaları

Kolloidlerin geniş bir kullanım alanı vardır.  Bunlar arasında şunlar vardır:

İlaçlar: Kolloidal ilaçlar, vücut dokuları tarafından kolayca emildikleri için daha etkilidir.

Sabun, kolloidal yapıda olduğu için temizleyici etkiye sahiptir.  Kir parçacıklarını emer veya kumaşa yapışan yağlı maddeleri emülsiyon haline getirerek yok eder.

Su arıtma: Şap gibi belirli elektrolitler, suda bulunan kolloidal kirleticileri çökeltmek için kullanılabilir. Al3+ iyonları, çöken ve saf suyun boşaltılmasına izin veren kirleticilerin negatif yüklü koloidal parçacıklarını nötralize eder.

Lateks, kauçuk endüstrisinde kullanılan negatif yüklü kauçuk parçacıkları içeren kolloidal bir çözeltidir.  Kauçuk, pıhtılaşma yoluyla lateksten yapılabilir.  Kauçuk kaplı ürünler, kauçuk kaplanacak öğenin üzerine negatif yüklü kauçuk parçacıklarının bırakılmasıyla yapılır ve bu, öğeyi bir kauçuk kaplama banyosunda etkin bir şekilde anot haline getirir.