Colloide

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Un colloide è una sostanza che si trova in uno stato finemente disperso, intermedio tra la soluzione omogenea e la dispersione eterogenea. Questo stato "microeterogeneo" consiste quindi di due fasi: una sostanza di dimensioni microscopiche (diametro da 10^-9 m a 1 μm) dispersa in una fase continua.

Dimensione particella
< 10-9 m	10-9 <-> 10-6 m	> 10-6 m
Soluzione omogenea	Colloide	Sospensione eterogenea

La differenza con una semplice soluzione consiste nel fatto che la soluzione è un sistema omogeneo contenente ioni o molecole di soluto disperse in un solvente libere di muoversi le une rispetto alle altre; risultano limpide, sottostanno alle leggi dell'ebullioscopia e crioscopia, ed hanno tensione di vapore e pressione osmotica regolari. I sistemi colloidali, invece, si presentano torbidi, non seguono le precedenti leggi e presentano tensioni di vapore e pressione osmotica non regolari.

Molte sostanze a noi familiari sono colloidi, come per esempio il burro, la maionese, l'asfalto, la colla, la nebbia ed il fumo.

Tipi di dispersioni colloidali
Fase dispersa	Fase continua	Nome	Esempio
Liquido	Gas	Aerosol liquido	Nebbia, spray liquidi
Solido	Gas	Aerosol solido	Fumo, particolato, polvere
Gas	Liquido	Schiuma	Schiuma da barba, panna montata
Liquido	Liquido	Emulsione	Latte, maionese, sangue
Solido	Liquido	Sol	Pasta dentifricia, Au o AgI colloidali
Gas	Solido	Schiuma solida	Polistirene o poliuretano espansi, aerogel
Liquido	Solido	Gel	Opale, formaggio
Solido	Solido	Sospensione solida	Plastiche pigmentate, vetro, leghe metalliche

A seconda del tipo di fase dispersa (liquido, solido o gas) e fase continua si possono distinguere numerosi tipi di dispersioni colloidali: ad esempio sol, aerosol, eccetera.

I primi studi sistematici sui colloidi sono dovuti all'italiano Francesco Selmi il quale nel biennio 1845-1850 pubblicò numerosi lavori sui colloidi inorganici, in particolare sul Cloruro d'argento^[1], sul Blu di prussia^[2] e sui composti dello zolfo (questi ultimi in collaborazione con Antonio Sobrero), individuando le principali proprietà distinguendo tra le soluzioni vere e le pseudosoluzioni^[3]. Il termine "colloide" si deve al chimico scozzese Thomas Graham il quale iniziò i primi studi sui colloidi attorno al 1860: egli divise le sostanze in due categorie in base alla loro capacità di attraversare particolari membrane animali e vegetali, tramite processo di dialisi, denominando cristalloidi quelle capaci di attraversarle e colloidi le altre. Tale distinzione risultò però insufficiente in quanto una stessa sostanza può dar luogo a soluzioni colloidali in acqua e non colloidali con altri solventi. Per tale motivo si preferisce parlare di sistemi colloidali, indicando con tale termine quei sistemi che presentano un insieme di proprietà quando determinate sostanze vengono poste in soluzione.

In particolare, i colloidi liofobi sono sistemi colloidali caratterizzati da scarsa affinità tra la fase dispersa e quella disperdente, per cui risultano instabili e tendono a dar luogo ad una separazione di fase nel tempo. Esempi di colloidi liofobi sono rappresentati dalle soluzioni colloidali di elementi quali oro, argento, mercurio, zolfo, composti quali solfuri metallici, alogenuri di argento ed idrossidi di ferro o alluminio.

I colloidi liofili sono invece caratterizzati da elevata affinità tra fase dispersa e fase disperdente, per cui questi sistemi olloidali possono considerarsi omogenei. Esempi di colloidi liofili sono rappresentati dalle soluzioni di molti polimeri naturali (es. gomma, amido) o sintetici (nylon, polietilene), in ambito biochimico da soluzioni quali quelle formate dalle proteine, dai polisaccaridi e dagli acidi nucleici, e ancora dalle soluzioni dei saponi e dei detergenti sintetici.

Come si può immaginare la chimica dei colloidi è una scienza interdisciplinare, e coinvolge la chimica, la reologia e la fisica.

Indice 1 Proprietà dei colloidi 2 Note 3 Bibliografia 4 Voci correlate

[modifica] Proprietà dei colloidi

Le forze che entrano in gioco nei fenomeni colloidali coinvolgono: interazioni elettrostatiche, forze entropiche, la tensione superficiale.

Una delle proprietà caratteristiche che serve a distinguere i sistemi colloidali dalle soluzioni vere è l'effetto Tyndall: quando un raggio di luce attraversa un liquido puro o una soluzione vera il suo percorso non è visibile lateralmente perché le particelle in soluzione sono troppo piccole per diffondere la luce. Nei sistemi colloidali invece le dimensioni delle particelle sono in grado di diffonderla per cui il suo percorso è visibile lateralmente (questa è la ragione per cui, per esempio, il latte si mostra torbido e biancastro).

Spesso la fase dispersa assume strutture di organizzazione supramolecolare di tipo micellare.

La distruzione di un colloide e si può ottenere per ricaldamento o per aggiunta di un elettrolita, dando vita a fenomeni di coagulazione o di flocculazione. Se il processo è di tipo reversibile, nel senso che è possibile ripristinare il sistema colloidale originario, si parlerà allora di peptizzazione.

I colloidi protettori (ad esempio, la gelatina) sono sostanze utilizzate per aumentare la stabilità dei sol, per effetto protettivo dovuto all'impedimento dell'aggregazione. Il numero d'oro è l'unità di misura dell'azione stabilizzante e corrisponde ai milligrammi di sostanza secca necessari per impedire il viraggio, dal rosso all'azzurro, di 10 ml di un sol standard di oro colloidale quando ad essi viene aggiunto 1 ml di soluzione al 10% in peso di cloruro di sodio.

Numerosi processi industriali, o effetti chimici o fisici, sono correlati con i colloidi, ad esempio:

• La Detergenza ed i Tensioattivi
• L'Elettroforesi
• La Precipitazione
• La Cromatografia
• L'Osmosi
• Il Moto Browniano
• La Catalisi eterogenea
• La Polimerizzazione in emulsione

[modifica] Note

1. ^ Francesco Selmi, Studj sulla dimulsione di cloruro d'argento, Nuovi Annali delle Scienze Naturali di Bologna, fasc. di agosto 1845.
2. ^ Francesco Selmi, Studio intorno alle pseudo-soluzioni degli azzurri di Prussia ed alla influenza dei sali nel guastarle, Bologna: Tipi Sassi, 1847.
3. ^ Francesco Selmi, Intorno ai vocaboli precipitazione e coagulazione adoprati indistintamente a significare il deporsi dell'albumina da un menstruo allo stato insolubile: considerazioni presentate alla R. Accademia di Scienze, Lettere ed Arti di Modena nell'adunanza del 30 marzo 1842, e lette nel congresso scientifico italiano riunitosi in Padova nel settembre dello stesso anno da Francesco Selmi, Modena: Pei Tipi della R.D. Camera, 1843.

[modifica] Bibliografia

• (EN) Duncan J. Shaw, Introduction to Colloid and Surface Chemistry (1966, Third edition 1980), Butterworths & Co.; ISBN 0408710497

[modifica] Voci correlate

• Chimica delle interfasi
• Dispersione
• Emulsione
• Interfaccia
• Micella
• Nefelometria
• Sol-gel
• Soluzione
• Sospensione
• Turbidimetria