10090

Mieczysław Dlużewski

kach, a więc podobnych do kleju (po grecku kolia). Ciała wykazujące właściwości przeciwne do właściwości koloidów nazwał on krystaloidami. Później stwierdzono, że to samo ciało zależnie od stopnia rozdrobnienia i od ośrodka może wykazywać cechy albo koloidu, albo krystaloidu. Przyjęto więc, że nie ma ciał koloidowych ani ciał krystalicznych, a istnieje tylko stan koloidowy albo układ koloidowy. Ogólnie przez pojęcie układ rozumie się każde skupienie materii wyodrębnione z otaczającego nas świata i podlegające naszej obserwacji jako pewna izolowana całość. Układami koloidowymi albo krócej koloidami nazwano układy fizycznie niejednorodne, dyspersyjne, najczęściej dwuskładnikowe. Jeden z tych składników tworzy fazę ciągłą (tzw. ośrodek dyspersyjny albo ośrodek rozpraszający), a drugi — fazę rozproszoną (tzw. ośrodek zdysper-gowany albo ośrodek rozproszony). Fazą układu nazywamy każdą fizycznie jednorodną część układu, oddzieloną powierzchnią rozdziału od reszty układu i różniącą się własnościami. Fazy występujące w wyodrębnionym układzie nie muszą się różnić chemicznie, na przykład w układzie złożonym z wody, pływających w niej kawałków lodu i znajdującej się nad nimi pary wodnej mamy trzy fazy: wodę, lód i parę wodną.

Wymiary cząstek składających się na fazę rozproszoną w układach koloidowych wynoszą od 1 do 500 nm. Cząstki większe od 500 nm zaliczono do układów o rozdrobnieniu mechanicznym, a mniejsze od 1 nm - do układów o rozdrobnię-niu granicznym. Jeżeli cząstki fazy rozproszonej mają jednakową wielkość, układ nazywa się monodyspersyjnym, jeśli zaś różną — polidyspersyjnym.

W miarę nagromadzenia się wiedzy o koloidach pojęcie układ koloidowy okazało się niewystarczające, zwłaszcza na potrzeby biologiczne. Definiując układ koloidowy, za najistotniejszą cechę tego układu przyjęto jego charakter niejednorodny fizycznie, a więc występowanie w nim co najmniej dwu faz. W koloidach nieorganicznych, na przykład metalicznych, ta dwufazowość występuje wyraźnie. Cząstki fazy rozproszonej są rozpoznawalne w ultramikroskopie, mają dyskretną powierzchnię fazową, na której zachodzi adsorpcja warunkująca utworzenie ładunku elektrycznego stabilizującego układ. Rozdrobnienie cząstek nie zmienia ich charakteru chemicznego, gdyż cząstki te powstały w wyniku agregacji cząsteczek (molekuł). W przeciwieństwie do tego typu układu koloidowego istnieje wiele ciał organicznych (np. białka, polisacharydy), których molekuły są tak duże (masa cząsteczkowa od kilkudziesięciu tysięcy do kilku milionów Da), że ich rozproszenie w postaci pojedynczych cząsteczek, a więc roztwór rzeczywisty jest jednocześnie roztworem koloidowym. Na skutek złożonej struktury chemicznej na powierzchni cząsteczek olbrzymów występują różne aktywne grupy chemiczne, na przykład: -OH, -COOH, -NH_r -CH-CH-, które wykazująpowi- I nowactwo z odpowiednim rozpuszczalnikiem; w wyniku tego cząsteczka sąjłatwo . zwitżalne i ulegają spontanicznemu rozproszeniu (rozpuszczeniu). Powierzchna^

cząsteczek jest w pewnym stopniu rozmyta i trudno tu mówić o odrębnej fazie i jej powierzchni. Koloidy tego typu nazwano koloidami cząsteczkowymi w odróżnieniu od poprzednich, tak zwanych koloidów fazowych. Rozróżniono także koloidy asocjacyjne składające się z cząstek powstałych przez asocjację cząsteczek substancji rozpuszczonej.

Koloidy z ciekłym ośrodkiem dyspersyjnym noszą nazwę roztworów koloidalnych, liozoli lub zoli. Zole zależnie od substancji tworzącej fazę ciągłą nazywamy hydrozolami (fazą ciągłą jest woda), organozolami (fazą ciągłą jest ciecz organiczna) itd. Układy koloidowe, w których ośrodek dyspersyjny jest gazem, nazywamy aerozolem.

Zmniejszenie się stopnia dyspersji układów koloidalnych wskutek łączenia się cząstek fazy rozproszonej w większe agregaty określane jest jako koagulacja. Zjawisku temu towarzyszy z reguły opadanie cząstek zagregowanych, tworzenie się osadu i rozdzielenie obu faz. Koagulacja roztworów koloidowych (zoli) może prowadzić do opadania połączonych cząstek lub do tworzenia przez łączące się cząstki trójwymiarowego usieciowania, stanowiącego rusztowanie albo szkielet, wewnątrz którego w zwartej postaci utrzymuje się ciekły ośrodek dyspersyjny i w wyniku tych zmian cały układ koloidowy płynny krzepnie na jednolitą półsztywną masę, zwaną żelem lub galaretą. Proces przemiany zolu w żel nazywa się w chemii koloidów żelatynowaniem, w technice przemysłu spożywczego występują również inne określenia tego zjawiska, jak: żelowanie (np. farszu rybnego), żelatynizacja (np. kleiku skrobiowego), krzepnięcie lub ścinanie (np. mleka) albo galaretowacenie (np. galaretek deserowych). Żele, zależnie od charakteru ośrodka dyspersyjnego, nazywane są podobnie jak zole, na przykład hydrożelami - kiedy ośrodkiem dyspersyjnym jest woda. Koagulacja może być odwracalna, kiedy żel możemy przeprowadzić z powrotem w zol (np. przez rozcieńczenie w tym samym ośrodku dyspersyjnym), lub nieodwracalna, gdy z żelu nie daje się uzyskać z powrotem zolu. Zależnie od kształtu cząstek łączących się siatka żelu może mieć układ korpuskulamy (cząstki kuliste), warstwowy (cząstki blaszkowate) lub włóknisty (cząstki nitkowate).

Koagulację może wywołać wiele czynników, jak na przykład: ogrzewanie, mieszanie, dodanie elektrolitu lub koloidu o znaku przeciwnym względem ładunku cząstek fazy rozproszonej, naświetlanie promieniami jonizującymi, dodawanie środków odwadniających, odparowywanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego.

Czynnikami wiążącymi ogniwa siatki w galaretach mogą być siły' Van der Waalsa, wiązania wodorowe, wiązania wartości głównych działające za pośrednictwem wielowartościowych kationów metali, zahaczenia i pogmatwania łańcuchów itp. Niekiedy siły wiązań są tak małe, że samo poruszenie lub wstrząs powodują osłabienie struktury wewnętrznej i upłynnienie żelu. Wzrost