Kolloidikemian

Kolloidikemia on kemian ala, joka tutkii kolloidien rakennetta, syntyä ja ominaisuuksia. Kolloidit ovat seoksia, joissa dispergoitu faasi koostuu hiukkasista, joiden koko on noin 1–1000 nanometriä, ja jotka pysyvät jatkuvan faasin sisällä leijuvina tai suspensioina. Esimerkkejä ovat maito (emulsio), sumu (aerosoli) sekä geelit ja suspensiojärjestelmät.

Kolloidit luokitellaan yleisesti dispergoidun faasin mukaan. Tärkeimmät muodot ovat sols (kiinteät hiukkaset nesteessä), emulsio (pisaroita toisen nesteen sisällä), geeli (kolloidinen verkosto) sekä aerosoli ja vaahto (kaasua joko nestessä tai kiinteässä).

Stabilointi tapahtuu useilla mekanismeilla. Elektrostaattinen stabilointi tarkoittaa hiukkasten sähköistä repulsioita, steriikki stabilointi käyttää pintaan kiinnittyneitä polymeeriverkkoja tai pintapuolelta kiinnittyneitä aineita, ja depletio voi vaikuttaa entropian kautta. DLVO-teoria kuvaa van der Waalsin vetovoimaa ja elektrostaattista repulsioita vakauden näkökulmasta.

Ominaisuudet ja ilmiöt: Kolloidit osoittavat usein Tyndall-ilmiön, jossa kirkas valo hajaantuu hiukkasten vuoksi; Brownin liike havainnoidaan mikroskoopilla; zeta-potentiaali antaa kuvan stabiliteetista.

Mittaus- ja karakterisointimenetelmät: DLS (dynaaminen valosäteilyn hajonta), TEM/SEM-elektronimikroskopia, ultracentrifugointi sekä spectroscopic- ja reologieen mittaukset.

Sovellukset ulottuvat elintarvikkeista ja kosmetiikasta lääke- ja bioteknologiaan, maalien ja pinnoitteiden valmistukseen sekä nanomateriaalien ja ympäristötekniikan sovelluksiin.

Historia: Termi kolloid tuli Thomas Grahamin 1861 käyttämästä sanasta; Tyndall havaitsi ilmiön jo 1859; 20. vuosisadalla kehittyi DLVO-teoria ja kehittyneet mittausmenetelmät.