« گراهام » اجسام قابل حل را بر حسب عبور و نفوذ آنها از غشاء حیوانی و یا نباتی به دو دسته تقسیم کرد: یکی بلورها یا بلورنماها و دیگری کلوئیدها یا چسب نماها. کلوئیدها مانند نشاسته ، چسب و یک نوع رسوبی از گوگرد که بی‌شکل و آمورف می‌باشد، بکندی از غشاء متخلخل عبور می‌کند. از زمان گراهام به بعد تعاریف عوض شد و امروزه معتقدند که عبور ذرات کلوئیدی به علت بزرگی آنهاست.

نقش حلال در تشکیل کلوئید

اجسام متبلور پس از انحلال در آب به مولکولهای ریز و کوچک و یا به یونها شکسته می‌شوند و عبور آنها از منافذ غشا به سهولت انجام می‌گیرد. امکان دارد که یک ماده در مجاورت حلالی به ابعادی برسد که از غشا عبور نکند، ولی نمی‌توان حلال را عامل قطعی دانست، زیرا دلیلی هم در دست نیست که نتوان مواد دیگر را به صورت ذرات کلوئیدی در آورد.

یک مثال موضوع را روشن می‌سازد. طلا ، نقره و مس در آب حل نمی‌شوند، ولی می‌توان دو قلمه آنها را در درون آب نزدیک به هم قرار داده و بین دو انتهای آنها جرقه الکتریکی عبور داد و محلول کلوئیدی آنها را بدست آورد. برعکس ، نمک طعام معمولی که در آب به خوبی حل می‌شود، در بنزن ، محلول کلوئیدی می‌دهد. صابون در آب ، حالت کلوئیدی و در الکل حالت کریستالوئیدی نشان می‌دهد. از این بیان نتیجه می‌گیریم که حالت کلوئیدی هم مانند سه حالت ماده (جامد ، مایع و گاز) باید منظور گردد.

ماهیت محلولهای کلوئیدی

در محلولهای واقعی ، ذرات جسم محلول به صورت مولکول و یا یون بوده و محیط همگن و یکنواختی بوجود می‌آورند، یعنی جسم محلول و حلال ، یک فاز تشکل می‌دهند. در محلولهای کلوئیدی ، واحدهای جسم محلول خودبه‌خود ذراتی حجیم می‌باشند و یا اینکه از چندین مولکول بزگ مجتمع شده بدست آمده‌اند. نشاسته به وزن مولکولی تقریبی 32000 از نوع اول و گوگرد از نوع دوم است.

این ذرات که امکان دارد از چندین هزار مولکول تشکیل شده باشند، بقدری ریز هستند که با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شوند و در نتیجه چنین محلولی در صورت ظاهر به محلول حقیقی شباهت پیدا می‌کند. لیکن اگر ذرات به بزرگی میلیمتر به بزرگی میلیمتر برسند، با میکروسکوپ قابل روئیت می‌گردند و در نتیجه نام محلول کلوئید به محلول تعلیقی یا Suspension‌ تبدیل می‌شود و لذا حالت کلوئیدی را می‌توان حالت واسطه بین محلول واقعی و تعلیقی دانست. برای پی بردن به ماهیت محلول کلوئیدی از اولترامیکروسکوپ که « زیگموندی » اختراع کرده است، استفاده می‌شود.

تهیه محلولهای کلوئیدی

عملا تمام مواد را می‌توان به صورت محلول کلوئیدی در آورد. با این تفاوت که بعضی به آسانی و به مجرد مجاورت با حلال و برخی دیگر با اشکال و اخذ تدابیر مناسب به محلول کلوئیدی تبدیل می‌شوند. طرق متداول را می‌توان به دو راه کلی زیر تقسیم کرد:

طریقه تفرق و پرآکندگی

1. تفرق مکانیکی: چنانچه از اسم آن پی برده می‌شود، در تفرق مکانیکی از آلات مکانیکی مانند هاون ، آسیاب و خردکنندگان الکتریکی استفاده می‌شود تا ذره درشت به ریز تبدیل گردد.
   
   
2. تفرق الکتریکی: در تفرق الکتریکی ، فلزات را به محلول کلوئیدی در می‌آورند.
   
   
3. پپتیزاسیون (Peptisation): در این عمل ، ذرات منعقد شده و بسته شده ، بوسیله عاملی از هم باز می‌شوند و به محلول کلوئیدی بر می‌گردند. در حقیقت پپتیزاسیون عکس عمل انعقاد می‌باشد. مثلا اگر هیدروکسید فریک تازه تهیه شده را در مجاورت کمی محلول کلروفریک بریزیم، محلول کلوئیدی هیدرات فریک بدست می‌آید.

طریقه تراکم

1. برودت فوق‌العاده: یخ در کلروفرم
   
   
2. کاهش قابلیت انحلال و یا تعویض حلال: محلول الکلی گوگرد در مقداری زیادی آب و یا محلول الکلی فنل فتالین که با آب به صورت محلول کلوئیدی در می‌آید.
   
   
3. عبور بخار یک عنصر در مایع: مانند عبور بخارات جیوه در آب سرد که به آن ، کمی املاح آمونیوم افزوده شده است.
   
   
4. واکنشهای شیمیایی: این طریقه‌ای است که در زمین ، شواهد بسیار دارد و در بحث ژئوشیمی از آن بیشتر گفتگو می‌شود. هر وقت که قابلیت حل جسمی در حلال بقدر کافی نباشد، می‌توان آن را با واکنش شیمیایی به صورت کلوئید رسوب داد. قبل از عمل ترسیب ، ماده غیر قابل حل در حالت مولکولی است و همین که واکنش شیمیایی آغاز می‌شود، مولکولها به هم پیوسته و بزرگتر می‌شوند و به ابعاد کلوئیدی در می‌آیند.

خواص کلوئیدها

برای کلوئیدها ده خاصیت مهم در نظر گرفته می‌شود:

ناهمگنی

همانطوری که گفتیم هر محلول کلوئیدی از ذرات خیلی ریزی که فقط با اولترامیکروسکوپ دیده می‌شود، تشکیل شده و برخلاف محلولهای واقعی همیشه ناهمگن می‌باشد.

فشار اسمزی

نباید انتظار داشت که فشار اسمزی محلولهای کلوئیدی بزرگ باشد، زیرا همانطور که گفتیم، ذرات معلق در حلال از اجتماع هزاران مولکول بدست آمده‌اند و حال آنکه در محلولها ذرات ، ماهیت و طبیعت شیمی فیزیکی خود را حفظ می‌کنند و در نتیجه فشار اسمزی که نسبت مستقیم با آنها دارد، زیادتر از تعداد ذرات مجتمع و متراکم محلولهای کلوئیدی است.

قابلیت صاف شدن

ذرات ریز محلولهای کلوئیدی به آسانی از منافذ کاغذهای صافی عبور می‌کنند. از همین روست که در آزمایشگاه از بشقابهای چینی لعاب نخورده استفاده می‌کنند.

پدیده تیندال

بوجود ذرات معلق در هوای یک اطاق تاریک و یا در سالن سینما در وقتی که اشعه از سوراخ تنگی داخل می‌شود، آشنایی داریم. همین پدیده با محلول کلوئیدی ظاهر می‌شود. این پدیده به نام پدیده تیندال ، بعلت پراکندگی نور در اثر ذرات می‌باشد و ارتباطی با انعکاس ندارد.

رنگ

رنگ محلولهای کلوئیدی از طول موج نور پخش شده بدست می‌آید و تابع بزرگی و ماهیت ذرات کلوئیدی می‌باشد.

حرکت براونی

مانند ذرات گاز که با حرکات منظم به اطراف پخش و پراکنده می‌شوند و با هم برخوردهایی دارند، ذرات محلولهای کلوئیدی حرکاتی نظیر آنها را دارا می‌باشند که به نام کاشف آن " براون " معروف گشته است.

کاتافوریزیس

یک خاصیت بسیار مهم محلولهای کلوئیدی که در ژئوشیمی نیز قابل توجه می‌باشد، دارا بودن بارالکتریکی ذرات می‌باشد. به این معنا که اگر محلول را تحت تاثیر میدان الکتریکی قرار دهیم، ذرات به سمت یکی از الکترودها متوجه می‌شوند. این پدیده که به نام کاتافورز مشهور گشته، با پدیده الکترولیز تفاوت دارد، زیرا در محلول الکترولیت ، دو نوع بار مثبت و منفی وجود دارد و هر بار به سمت قطب مخالف خود می‌رود، ولی در محلولهای کلوئیدی فقط یک بار ، گاهی مثبت و زمانی منفی وجود دارد. چنانکه ، بار محلولهای کلوئیدی هیدراتهای Fe ، Cr ، Al و بعضی اکسیدها مثل مثبت است، ولی فلزات Au ، Cu ، Ag و سولفورهای فلزات ، و نشاسته و چسب هوموس ، سلولهای منفی می‌باشند.

الکترواسموز

بار ذرات را می‌توان با استعمال میدان الکتریکی تعیین نمود. در آزمایش الکتروفورز ، ذرات نسبت به محیط تفرق و حلال در حرکت می‌باشند، اما می‌توان ذرات را ساکن و متوقف ساخت و محیط تفرق را به حرکت انداخت. این پدیده ، به نام الکترواسموز برای خشک کردن مواد رنگی و اخذ رطوبت از خاک چینی و غیره می‌باشد.

رسوب شدن و انعقاد

ذرات هر محلول کلوئیدی را می‌توان با افزایش یک الکترولیت مناسب رسوب داد.

حمایت

بالاخره برای حفظ محلولهای کلوئیدی و یا برای تعویق از رسوب شدن ذرات آنها می‌توان محلولهای کلوئیدی دیگری که پایداری بیشتری دارد و هیدروفیل می‌باشد، اضافه کرد. افزایش محلول دکسترین و یا نشاسته به مرکب خودنویس از روی این نظریه است. قدرت حفاظت و حمایت کلوئیدهای هیدروفیل نسبت به هم تفاوت بسیار دارد و از روی عدد طلا اندازه گرفته می‌شود. منظور از این عدد ، مقداریست از نظر میلی‌گرم از کلوئید حمایت کننده که به 10cc محلول کلوئیدی طلا که قبلا به آن ، 1cc محلول 10% نمک طعام افزوده شده، تاثیر داده می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان

• الکترولیت
• پدیده تیندال
• ژئوشیمی
• قابلیت انحلال مواد
• محلول امولسیون
• محلول حقیقی
• محلول سوسپانسیون
• فشار اسمزی