Als Kolloide (von griechisch κόλλα „Leim“ und εἴδος „Form, Aussehen“) werden Teilchen oder Tröpfchen bezeichnet, die in einem anderen Medium (Feststoff, Gas oder Flüssigkeit), dem Dispersionsmedium, fein verteilt sind. Das einzelne Kolloid ist typischerweise zwischen 1 nm und 10 µm groß. Sind sie beweglich (z. B. in einem flüssigen Dispersionsmedium), so zeigen Kolloide meist Brownsche Bewegung. Kolloidale Suspensionen haben große Bedeutung in der Nahrungsmittel- und Kosmetikindustrie, jedoch auch in der Grundlagenforschung, insbesondere in der statistischen Physik. Der Bereich der Chemie, der sich mit Kolloiden befasst, ist die Kolloidchemie.
Definitionen und Formen
Meist wird bei Kolloiden an Emulsionen oder Suspensionen von Tröpfchen oder Teilchen in einer Flüssigkeit gedacht. Grundsätzlich können jedoch sowohl die disperse Phase als auch das Dispersionsmedium ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Zielführender als eine starre Definition, die ohnehin nur sehr unscharf sein könnte, ist eine Auflistung von Beispielen. Bei allen folgenden Systemen handelt es sich um Kolloidsysteme:
Milch, Blut, Majonäse, Kosmetika (Emulsionen – Tröpfchen in Flüssigkeit)
Tinte, Schlamm, Blut, kolloidales Gold (feste Teilchen in Flüssigkeit, auch kolloidale Suspensionen)
Schlagsahne (Gas in Flüssigkeit)
Schaumstoff, Milchquarz (Gas in Feststoff)
Spezielle Verbundwerkstoffe, Opalglas (feste Teilchen in Feststoff)
Butter (Tröpfchen in Feststoff)
Rauch (Teilchen im Gas)
Nebel (Tröpfchen im Gas)
Kolloiddispersionen in Gasen (Rauch, Nebel) nennt man auch Aerosole. Kolloidale Lösungen stehen zwischen echten Lösungen (molekulardispers) und Suspensionen (grob dispers). Ist dabei die Konzentration der dispersen Phase so hoch, dass keine bzw. nur eine sehr geringe Fließfähigkeit vorliegt, spricht man von einer Paste. Handelt es sich statt einzelner Partikel um langkettige Makromoleküle, wie zum Beispiel bei Gelee oder Leim, so bezeichnet man dies als Gel. Bilden Kolloide in einer Flüssigkeit geordnete Strukturen, spricht man von Flüssigkristallen.
Disperse Systeme mit annähernd gleicher Teilchengröße werden als monodispers oder isodispers, solche mit unterschiedlicher Teilchengröße als polydispers bezeichnet. Sind disperse Phase und Dispersionsmittel klar zu unterscheiden, handelt es sich um ein einfaches Kolloid. Bilden sie jedoch ineinander verschlungene Netzwerke, ohne eine klare Möglichkeit der Zuordnung, spricht man von Netzwerk-Kolloiden.
Die Größenordnung von Kolloiden kann sich nur auf eine Dimension beziehen, so dass man auch in der Struktur von Kolloiden differenzieren kann. Kaolinit ist ein Beispiel für ein sehr dünnplattiges Tonmineral und bildet daher auch ein kolloidales System. Dies gilt auch für faser- oder netzwerkartige Strukturen, die in zwei Raumrichtungen kolloidale Dimensionen aufweisen. Kolloide müssen daher nicht zwangsläufig aus einzelnen Partikeln bestehen. Etwas markanter ist die Untergrenze von etwa einem Nanometer, da es hier zu einem recht einheitlichen Übergang hin zu den Eigenschaften molekular-disperser Systeme kommt.
Milch, Blut, Majonäse, Kosmetika (Emulsionen – Tröpfchen in Flüssigkeit)
Tinte, Schlamm, Blut, kolloidales Gold (feste Teilchen in Flüssigkeit, auch kolloidale Suspensionen)
Schlagsahne (Gas in Flüssigkeit)
Schaumstoff, Milchquarz (Gas in Feststoff)
Spezielle Verbundwerkstoffe, Opalglas (feste Teilchen in Feststoff)
Butter (Tröpfchen in Feststoff)
Rauch (Teilchen im Gas)
Nebel (Tröpfchen im Gas)
Kolloiddispersionen in Gasen (Rauch, Nebel) nennt man auch Aerosole. Kolloidale Lösungen stehen zwischen echten Lösungen (molekulardispers) und Suspensionen (grob dispers). Ist dabei die Konzentration der dispersen Phase so hoch, dass keine bzw. nur eine sehr geringe Fließfähigkeit vorliegt, spricht man von einer Paste. Handelt es sich statt einzelner Partikel um langkettige Makromoleküle, wie zum Beispiel bei Gelee oder Leim, so bezeichnet man dies als Gel. Bilden Kolloide in einer Flüssigkeit geordnete Strukturen, spricht man von Flüssigkristallen.
Disperse Systeme mit annähernd gleicher Teilchengröße werden als monodispers oder isodispers, solche mit unterschiedlicher Teilchengröße als polydispers bezeichnet. Sind disperse Phase und Dispersionsmittel klar zu unterscheiden, handelt es sich um ein einfaches Kolloid. Bilden sie jedoch ineinander verschlungene Netzwerke, ohne eine klare Möglichkeit der Zuordnung, spricht man von Netzwerk-Kolloiden.
Die Größenordnung von Kolloiden kann sich nur auf eine Dimension beziehen, so dass man auch in der Struktur von Kolloiden differenzieren kann. Kaolinit ist ein Beispiel für ein sehr dünnplattiges Tonmineral und bildet daher auch ein kolloidales System. Dies gilt auch für faser- oder netzwerkartige Strukturen, die in zwei Raumrichtungen kolloidale Dimensionen aufweisen. Kolloide müssen daher nicht zwangsläufig aus einzelnen Partikeln bestehen. Etwas markanter ist die Untergrenze von etwa einem Nanometer, da es hier zu einem recht einheitlichen Übergang hin zu den Eigenschaften molekular-disperser Systeme kommt.
Geschichte und Herkunft des Begriffs
Kolloide wurden schon von der Menschheit genutzt, als man noch keinerlei Kenntnis davon hatte, worum es sich wirklich handelt. Eine intensive wissenschaftliche Auseinandersetzung mit Kolloiden ist erst in jüngster Zeit zu verzeichnen, was auch an den früher begrenzten technischen Möglichkeiten für die gezielte reproduzierbare Herstellung wohldefinierter Kolloide lag.
Bereits den Alchimisten waren Formen des kolloidalen Goldes bekannt und Pierre Joseph Macquer vermutete 1744, dass es sich hierbei um eine feine Verteilung des Goldes in einer Dispersion handeln könnte. Erste empirische Untersuchungen führte Selmi 1845 durch, 1856 folgten die Versuche Michael Faradays mit kolloidalem Gold.
Der britische Physiker Thomas Graham führte 1861 den englischen Begriff „colloid“ ein, den er von dem griechischen Wort für Leim ableitete. Er benutzte ihn, um Stoffe aufgrund ihres Diffusionsverhaltens durch poröse Membranen in „kristalloide“ und „kolloidale“ Substanzen zu unterteilen. Es stellte sich später heraus, dass Grahams Kriterien nicht sinnvoll waren. Was er als kolloidal bezeichnete, war nicht eine chemische Eigenschaft, sondern ein Zustand der feinen physikalischen Unterteilung bestimmter Proben. Seit Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts wird der Begriff im Sinne der modernen Definition verwendet.[1]
Eine kinetische Theorie für kolloidale Systeme wurde erstmals von Marian Smoluchowski geschaffen. Die Chemie der Kolloide und ihre Eigenschaften wurden besonders von Richard Zsigmondy (Nobelpreis 1925) und seinen Mitarbeitern untersucht.
Bereits den Alchimisten waren Formen des kolloidalen Goldes bekannt und Pierre Joseph Macquer vermutete 1744, dass es sich hierbei um eine feine Verteilung des Goldes in einer Dispersion handeln könnte. Erste empirische Untersuchungen führte Selmi 1845 durch, 1856 folgten die Versuche Michael Faradays mit kolloidalem Gold.
Der britische Physiker Thomas Graham führte 1861 den englischen Begriff „colloid“ ein, den er von dem griechischen Wort für Leim ableitete. Er benutzte ihn, um Stoffe aufgrund ihres Diffusionsverhaltens durch poröse Membranen in „kristalloide“ und „kolloidale“ Substanzen zu unterteilen. Es stellte sich später heraus, dass Grahams Kriterien nicht sinnvoll waren. Was er als kolloidal bezeichnete, war nicht eine chemische Eigenschaft, sondern ein Zustand der feinen physikalischen Unterteilung bestimmter Proben. Seit Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts wird der Begriff im Sinne der modernen Definition verwendet.[1]
Eine kinetische Theorie für kolloidale Systeme wurde erstmals von Marian Smoluchowski geschaffen. Die Chemie der Kolloide und ihre Eigenschaften wurden besonders von Richard Zsigmondy (Nobelpreis 1925) und seinen Mitarbeitern untersucht.
Quelle: Wikipedia.org
Anbei eine Auswahl an bekannte Produkten in diesem Bereich:
Beispiele:
Kolloidales Silber 10 ppm bis 200 ppm (Partikelgröße 26 nm)
Kolloidales Gold 10 ppm bis 200 ppm (Partikelgröße 10 nm)
Kolloidales Silizium 2 % bis 5 % (Partikelgröße 7 nm)
Nano Q10 (Partikelgröße 40 nm)
Wasser - Öl Verbindungen ohne Emulgator
Anbei eine Auswahl an bekannte Produkten in diesem Bereich:
Beispiele:
Kolloidales Silber 10 ppm bis 200 ppm (Partikelgröße 26 nm)
Kolloidales Gold 10 ppm bis 200 ppm (Partikelgröße 10 nm)
Kolloidales Silizium 2 % bis 5 % (Partikelgröße 7 nm)
Nano Q10 (Partikelgröße 40 nm)
Wasser - Öl Verbindungen ohne Emulgator