Kolloïde

Melk is 'n geëmulgeerde kolloïed van vloeibare bottelvetbolletjies versprei binne 'n watergebaseerde oplossing

'n Kolloïde is 'n stof waarin mikroskopies klein, onoplosbare deeltjies versprei is regdeur 'n ander stof.

Om te onderskei:

• Kolloïde: Bevat mikroskopies klein, onoplosbare deeltjies wat nie met tyd sal uitsak nie.
• Suspensie: Bevat onoplosbare deeltjies (groter as 1 mikron) wat wel met tyd sal uitsak.
• Oplossing: Bevat geen vastestofdeeltjie nie. Die opgeloste stof het opgelos in die oplosmiddel en is daarom ook 'n vloeistof.

Klassifikasie

Die Tyndall-effek in water met 'n bietjie melk (regs)

'n Algemene metode om kolloïede te klassifiseer is gebaseer op die fase van die gedispergeerde stof en in watter fase dit versprei is. Dit lei tot hierdie vier klasse:

1. 'n Sol is 'n kolloïdale suspensie met vaste deeltjies in 'n vloeistof.
2. 'n Emulsie is tussen twee vloeistowwe.
3. 'n Skuim word gevorm wanneer baie gasdeeltjies in 'n vloeistof of vaste stof vasgevang word.
4. 'n Aërosol bevat klein deeltjies vloeistof of vaste stof wat in 'n gas versprei is.

'n Maklike manier om te bepaal of 'n mengsel kolloïdaal is of nie, is deur die Tyndall-effek te gebruik. Wanneer lig deur 'n ware oplossing geskyn word, gaan die lig skoon deur die oplossing, maar wanneer lig deur 'n kolloïdale oplossing beweeg word, verstrooi die stof in die verspreide fases die lig in alle rigtings en hierdie strooiing kan waargeneem word. 'n Voorbeeld hiervan is om 'n flitslig in mis te laat skyn. Die ligstraal kan maklik gesien word omdat mis 'n aërosol is.

Kolloïdale stabiliteit en DVLO-teorie

Die wetenskaplikes Derjaguin, Verwey, Landau en Overbeek, twee uit die Sowjetunie en twee uit Nederland, het in die 1940's 'n teorie onwikkel wat handel oor die stabiliteit van kolloïdale stelsels. DVLO-teorie stel dat die stabiliteit van 'n deeltjie in 'n kolloïdale oplossing afhanklik is van sy totale potensiële energie V_T as funksie van die afstand vanaf die oppervlak van die kolloïdale deeltjie.

Die V_T-drumpel wat uit V_A en V_R ontstaan

Hierdie teorie erken dat die totale elektrostatiese potensiaal V_T die balans is van verskeie mededingende bydraes:

$V_{T}=V_{A}+V_{R}+V_{S}$

V_S is die potensiële energie as gevolg van die oplosmiddel, dit maak gewoonlik net 'n marginale bydrae tot die totale potensiële energie oor die laaste paar nanometers van skeiding. Baie belangriker is die balans tussen V_A en V_R, dit is die aantreklike en afstootlike bydraes. Hulle is gewoonlik baie groter en werk oor 'n baie groter afstand.

V_A verteenwoordig aantrekking deur Van der Waals se krag:

$V_{A}=-{\frac {A}{12\pi D^{2}}}$

waar A die Hamaker-konstante is en D die afstand tussen die deeltjies.

Die afstotende potensiaal V_R as gevolg van die elektriese dubbellaag is 'n baie meer komplekse funksie.

$V_{R}=2\pi \epsilon a\zeta ^{2}e^{-\kappa D}$

a is die deeltjiesradius

π is die oplosmiddel se permeabiliteit

ε is die diëlektriese konstante

κ is 'n funksie van die ioniese samestelling

ζ is die zeta-potensiaal.

1. Verdunde elektroliet. Hoë potensiaaldrumpel, stabiele kolloïed.
2. 'n Sekondêre minimum kan verskyn (x > 3 nm). Die potensiële hindernis is steeds redelik hoog.
3. Klein potensiële versperring, stadige stolling
4. Die potensiaaldrumpel is nul. Kritiese stollingskonsentrasie (ccc).
5. Daar is geen versperring nie, baie vinnige stolling.

DVLO-teorie stel voor dat die stabiliteit van 'n kolloïdale stelsel deur die som van die aantrekkingskragte (V_A) en afstootkragte (V_R) bepaal word, wat tussen deeltjies bestaan as hulle mekaar nader as gevolg van die Brownse beweging wat hulle ondergaan. Hierdie som het gewoonlik 'n maksimum wat verhoed dat deeltjies mekaar nader. Maar as, byvoorbeeld deur die temperatuur te verhoog, die deeltjies met voldoende energie gedwing word om daardie versperring te oorwin, sal die aantrekkingskrag hulle onomkeerbaar doen saamkleef en die kolloïde sal uitvlok.

As die deeltjies dus 'n voldoende hoë afstoting het, sal die dispersie weerstand bied aan flokkulasie en die kolloïdale stelsel sal stabiel wees. Maar as die afstootmeganisme te swak dan sal flokkulasie of stolling uiteindelik plaasvind. Indien die zeta-potensiaal verminder word (bv. in hoë soutkonsentrasies), is dit moontlik dat 'n "sekondêre minimum" geskep word, waar 'n baie swakker en potensieel omkeerbare vorm van adhesie tussen deeltjies bestaan. Hierdie swak vlokkies is voldoende stabiel om nie deur Brownse beweging opgebreek te word nie, maar kan onder 'n uitwendige aangewende krag, soos sterk roering, weer opgebreek word.

As die zeta-potensiaal verder verlaag word, word uiteindelik die kritiese stollingskonsentrasie bereik word en die drumpel sal verdwyn en die kolloïde sal onomkeerbaar neerslaan.

Sien ook

• Suspensie (chemie)

Eksterne skakels

• Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Kolloïde.