Kolloid

Koloidal parçacıkların Taramalı Elektron Mikroskobu görüntüsü. Dr. Iotzin Rios de Anda tarafından gerçekleştirilen sentez ve Bristol Üniversitesi Elektron ve Taramalı Prob Mikroskobu Birimi'nde Dr. Jean-Charles Eloi tarafından çekilen görüntü.

Kolloid, gerçek çözelti ile heterojen karışımlar arasında yer alan ara karışımların adıdır. Burada dağılan fazın tanecik boyutu, yaklaşık 1-1000 nm dolayındadır (Petrucci, Genel Kimya). 1861'de İskoçyalı bilim insanı Thomas Graham, değişik maddelerin parşömen zarından geçişlerini incelemiş ve bunlardan bazılarının hızlı, bazılarının yavaş hareket ettiklerini gözlemlemiştir. Örneğin albümin, jelatin, arap zamkı gibi maddeler yavaş hareket ederken, şeker, potasyum hidroksit, sodyum klorür gibi maddelerin zardan çok hızlı geçtiklerini tespit etmiştir. Buna göre Graham, çözünmüş maddeleri zardan geçişlerine göre kristaloidler ve kolloidler olarak ikiye ayırmıştır. Kolloidler, büyük moleküllü oldukları için zardan geçememiştir. Sonunda nişasta, jelatin gibi maddeler zamk ile aynı özellikleri gösterdiği için Yunancada zamk anlamına gelen kola kelimesinden türeyen kolloid sözcüğü ile adlandırılmıştır. Ancak bilimsel gelişmeler sonucunda Graham'ın kolloid olarak nitelendirdiği protein gibi maddeleri kristallendirmek ve kristaloid olarak nitelendirdiği kükürdün kolloidal çözeltisini hazırlamak mümkün olmuştur ve bu nedenle Graham'ın bu sınıflandırması önemini yitirmiştir.

Yeni tanıma göre; bir maddenin kendisi için çözücü olmayan bir ortamda 10⁻⁵-10⁻⁷ cm boyutlarında dağılmasıyla oluşan çözeltiye kolloidal çözelti denir. Örneğin kükürdün, kilin, sabunun suda dağılmasıyla kolloidal çözelti oluşur. Yine, süt, kan serumu ve zamkın sudaki çözeltileri ve çeşitli polimer maddelerin kendilerine uygun çözücülerdeki çözeltileri kolloidal çözeltilerdir. Kolloitler, ilgili fazlara bağlı olarak üç genel ad altında toplanabilir. Soller, aeorosoller ve emülsiyonlar. Soller, bir sıvıda bir katının ya da bir katıda bir başka katının dağılmasıyla oluşan kolloitlerdir. Su içinde dağılmış altın kümeleri, suda dağılmış kil solleri, kolloidal silika(kum) sol örnekleridir. Aeorosol, bir gaz ortamında sıvının ya da katını dağılmasıyla oluşmuş kolloitlerdir. Duman, sis, pus, kirli hava, birçok sprey aerosol örneğidir. Emülsiyon, sıvıda sıvı dağılmasıyla oluşmuş kolloitlerdir. Genellikle iki sıvının çalkalanmasıyla oluşmuştur.

Yapısı

Kolloidal çözeltiler, dağılma fazı ve dağılan faz olmak üzere iki fazdan oluşur. Dağılma fazı homojen bir ortamdır. Bu ortam katı, sıvı veya gaz halde olabilir. Dağılan fazı oluşturan tanecikler ise çok sayıda atom veya atom gruplarından oluşmuş olup bu tanecikler ışık mikroskobunda görülmez, ancak elektron mikroskobunda görülebilir. Kolloidal çözeltileri diğer çözeltilerden ayıran başlıca özellik bu taneciklerin büyüklüğüdür. Taneciklerin büyüklüğü 10⁻⁵ cm'den büyük ise çözelti, süspansiyon adını alır. Taneciklerin büyüklüğü 10⁻⁷ cm'den küçük ise çözelti, gerçek çözeltidir.

Kolloidal sistemler dağılma ve dağılan fazın katı, sıvı ve gaz halde olmasına göre 8 tipte incelenebilir:

|}

Kolloidal sistem katılaştığında jel adını alır.

Optik özellikleri

1857'de Faraday, altının kolloidal çözeltisini hazırlamayı başarmış ve bu çözeltinin optik özelliklerini incelemiştir. Bir altın solü kuvvetli bir ışık ile aydınlatıldığında sole yandan bakılırsa beyaz bir yol halinde bir ışık demeti görülür. Faraday, bu olayı, altın tanecikleri üzerinde ışığın saçılması olarak açıklamıştır. Aynı olayı inceleyen Tyndall 1860'ta saçılan ışığın polarize olduğunu bulmuştur. Daha sonra ultra mikroskobun bulunmasıyla taneciklerin boyutunu saptamak mümkün olmuştur. Kolloidal taneciklerin boyutunu saptamak için mikroskop yönteminden başka ultra santrifüj, osmotik basınç, türbidite, viskozite gibi yöntemlerden de yararlanılır. Bütün bu uygulamaların sonunda kolloidal taneciklerin atom ve moleküllerden büyük tanecikler olduğu anlaşılmıştır.

Sınıflandırılması

Kimyasal bileşimlerine göre kolloidler

1. Anorganik Kolloidler
   1. Oksit solleri
   2. Hidroksit solleri
   3. Tuz solleri
2. Organik Kolloidler
   1. Homopolar soller
   2. Heteropolar soller
   3. Hidroksi soller

Tanecik şekillerine göre kolloidler

1. Küresel Kolloidler
2. Lineer veya Küresel Olmayan Kolloidler

Yapı bakımından kolloidler

1. Misel Tipi Kolloidler
2. Moleküler Kolloidler

Kararlılığına göre kolloidler

1. Liyofob Kolloidler (Ortamın sıvısı su ise hidrofob adını alır.)
2. Liyofil Kolloidler (Ortamın sıvısı su ise hidrofil adını alır.)