Układami koloidalnymi (koloidami) nazywamy układy dyspersyjne, najczęściej dwuskładnikowe, o wyglądzie układów fizycznie jednorodnych, chociaż w rzeczywistości składniki nie są zmieszane ze sobą cząsteczkowo. Składnik tworzący fazę o rozproszeniu cząstecz­kowym nazywamy ośrodkiem dyspersyjnym lub rozpraszającym, drugi zaś - fazą rozproszoną lub składnikiem rozproszonym. Składnik rozproszony składa się z cząstek o wy­mia­rach od 1 do 500 nm, przy czym zakres ten ma charakter arbitralny. Jeżeli cząstki fazy rozproszonej mają jednakową wielkość, układ nazywamy monodyspersyjnym lub izodyspersyjnym, gdy zaś różnią się wielkością – układem poli­dys­persyjnym. Układy koloidalne, które spotykamy w przyrodzie, mają najczęściej charakter układów polidyspersyjnych. Najpowszechniej przyjętym sposobem klasyfikacji koloidów jest podział oparty na stanach skupienia ośrodka dyspersyjnego i fazy rozproszonej. Najbardziej rozpowszechnione są układy koloidalne z ciekłym ośrodkiem dyspersyjnym. Nazywamy je zwykle roztworami koloidalnymi, liozolami, lub najczęściej - zolami. Jeżeli ośrodek dyspersyjny jest wodą, mówimy o hydrozolach, jeżeli alkoholem - o alkozolach. Jeżeli ośrodek dyspersyjny jest gazem mówimy o gazozolach. Koloidy trwałe jedynie w wyższych temperaturach nazywamy pirozolami (np. złoto w stopionym boraksie lub kadm w stopionym chlorku kadmowym), zaś układy trwałe jedynie w temperaturach niższych – kriozolami (np. lód w chloroformie, w temperaturze -20^oC). Często układy koloidalne są ciałami stałymi bądź galaretowatymi, chociaż ich ośrodek dyspersyjny jest cieczą. Tego rodzaju układy nazywamy żelami i zależnie od ośrodka dyspersyjnego określamy je bliżej jako hydrożele, organożele itd.

Podział na koloidy liofobowe i liofilowe opiera się na różnicach w oddziaływaniu fazy rozproszonej z ośrodkiem dyspersyjnym. Jeżeli cząstki fazy rozproszonej łączą się z cząsteczkami ośrodka dyspersyjnego koloid nazywamy liofilowym, natomiast w przypadku braku takiego oddziaływania – liofobowym. Zjawisko łączenia się cząstek fazy rozproszonej z ośrodkiem dyspersyjnym nazywamy solwatacją. W wyniku solwatacji (hydratacji) cząstki fazy rozproszonej zostają otoczone cząsteczkami ośrodka dyspersyjnego, a wytworzone otoczki przeciwdziałają zlepianiu się cząstek przy zderzeniach. Z kolei roztwory liofobowe stabilizowane są głównie dzięki absorpcji jonów elektrolitu z roztworu. Do koloidów liofilowych należą m.in. białka, tanina, żelatyna, do liofobowych zaś zole metali, niektórych wodorotlenków i soli.

Jądro koloidalne wraz z zaadsorbowanymi jonami i przeciwjonami powłoki rozmytej nazywamy micelą. Powstaje ona w nastepujący sposób: ładunek elektryczny cząstek koloidalnych powstaje w wyniku adsorpcji jonów elektrolitu z roztworu. Jony określonego znaku adsorbowane są na powierzchni cząstek, tworząc powłokę wewnętrzną, czyli adsorpcyjną, jony zaś przeciwnego znaku, przyciągane elektrostatycznie, umiejscawiają się w pewnej odległości powierzchni adsorpcyjnej, tworząc powłokę zew­nętrzną, czyli rozmytą.

Typowe zjawiska w koloidach:

- elektroforeza - podczas elektrofo­rezy micela ulega rozerwaniu,

- elektroosmoza - polega na ruchu ośrodka dyspersyjnego wzglę­­dem nieruchomej fazy rozproszonej pod wpływem pola elektrycznego (zjawisko odwrotne względem elktroforezy),

- potencjał przepływu - jest to zjawisko polegające na występowaniu różnicy potencjałów podczas przeciskania cieczy przez kapilarę. Potencjał przepływu jest odwróceniem elektroosmozy,

- potencjał ruchu cząstek – tzw. efekt Dorna, polegający na powstawaniu różnicy potencjałów podczas ruchu cząstek fazy rozproszonej względem nieruchomego ośrodka dyspersyjnego. Stanowi to odwrócenie zjawiska elektroforezy.

Koagulacją nazywamy proces polegający na łączeniu się pojedynczych cząstek roztworu koloidalnego w większe skupienia - agregaty. Na skutek procesu koagulacji rosnące agregaty mogą ulegać sedymentacji dotąd, aż nie nastąpi całkowite rozdzielenie się fazy rozproszonej i ośrodka dyspersyjnego. Przebieg koagulacji uwidacznia się w różny sposób: zmianą barwy (np. roztwór koloidalnego złota ma barwę niebieską lub fioletową), zmętnieniem, wydzielaniem osadu lub tworzeniem galaretowatej masy. Przebieg koagulacji koloidów liofobowych i liofilowych jest odmienny. Aby koagulacja mogła przebiegać, należy osłabić te czynniki, które warunkują trwałość zolu, a więc ładunek elektryczny w przypadku zoli liofobowych, oraz ładunek elektryczny i solwatację cząstek w przypadku zoli liofilowych.

Żel – szczególny rodzaj układu koloidalnego, będący efektem koagulacji zolu.

Peptyzacja jest procesem odwrotnym do koagulacji, polegającym na przechodzeniu skoagulowanego żelu w zol. Peptyzację możemy spowodować przez:

• dodatek elektrolitów,

• przemywanie,

• dodatek substancji powierzchniowo-czynnych.

Proces peptyzacji cząstek o budowie krystalicznej za pomocą elektrolitu można objaśnić w oparciu o zjawiska adsorpcji. Na przykład peptyzacja nierozpuszczalnych soli fluorowco-wych srebra może być przeprowadzona przy użyciu niewielkich ilości AgNO₃ lub soli fluorowcowych (KCl, KBr, KI). W przypadku nadmiaru jonów srebra otrzymujemy zol naładowany dodatnio, w przypadku zaś nadmiaru jonu fluorowca – ujemnie.

Tabela 1. Podział koloidów wg stanu skupienia ośrodka dyspersyjnego i fazy rozproszonej

Ośrodek dyspersyjny	Faza rozproszona	Przykłady	Nazwa
GAZ	Ciecz	mgła, chmury, kondensujące się pary	mgły, aerozole
	Ciało stałe	kurz, dym	gazozole, aerozole
CIECZ	Gaz	pęcherzyki gazów w cieczy, np. w krytycznym obszarze skraplania gazów, piana mydlana	piany, zole
	Ciecz	mleko, emulsja tłuszczu w wodzie, roztwór żelatyny, białka	liozole, (emulsje koloidalne)
	Ciało stałe	zole metali, siarczków, tlenków i wodorotlenków metalicznych	liozole, (zawiesiny koloidalne, suspensje)
CIAŁO STAŁE	Gaz	pumeks, okluzje gazowe w minerałach	piany stałe
	Ciecz	kwarc mleczny, kryształy z okludowaną wodą hydratacyjną	emulsje stałe
	Ciało stałe	szkło rubinowe, perły fosforanowe, kryształy chlorku sodowego zabarwione przez koloidalne cząstki metaliczne	zole stałe

Tabela 2. Właściwości koloidów liofobowych i liofilowych

Właściwość	Koloidy liofobowe	Koloidy liofilowe
Otrzymywanie	metodami dyspersji lub kondensacji	można otrzymać przez zwykłe rozpuszczanie
Struktura cząstek	przeważnie agregaty zwykłych cząsteczek	makrocząsteczki, czyli cząsteczki - olbrzymy
Stężenie fazy rozproszonej	na ogół nieznaczne	może być duże
Ruchy Browna	występują wyraźnie	często bardzo niewyraźne
Efekt Tyndalla	wyraźny	niewyraźny
Barwa układu	często zabarwione	najczęściej bezbarwne
Ładunek elektryczny	cząstki są zawsze naładowane	ładunek nieznaczny lub brak ładunku
Lepkość	nieznaczna	znaczna
Tworzenie piany	nie tworzą piany	łatwo tworzą pianę
Pęcznienie	nie pęcznieją	pęcznieją zwiększając objętość
Tworzenie galaret	nie tworzą galaret	łatwo tworzą galarety
Wrażliwość na działanie elektrolitu	koagulacja pod wpływem małych stężeń elektrolitu	mała wrażliwość; pod wpływem dużych stężeń elektrolitu następuje wysalanie
Wrażliwość na działanie środków dehydratujących	nieznaczna, występująca przy dużych stężeniach	znaczna przy dużych stężeniach
Charakter koagulacji	nieodwracalna	odwracalna