Koloide

Ang isang koloide (Ingles: colloid), suspensiyong koloidal, dispersyong koloidal ay isang sustansiya na may isa o dalawang parte o pase na nasa mesoskopiko na nasa ng pagitan ng halo-halong mikroskopiko (homogeneous) at halo-halong makroskopiko (heterogeneous) at kung saan ang katangian nito ay nasa pagitan din nito. Ang mga karaniwang lamad (membrane) ay pumipigil magparaan ng nakakalat na mga partikulang koloidal kaysa sa magparaan ng tunaw ng mga iono o molekula; alalaumbaga nakalulusot ang mga iono o molekula sa lamad habang ang mga partikulang koloidal ay hindi nakalulusot. Ang pase ng nakakalat na partikula ay apektadong malaki ng kimika sa rabaw ng koloide.

Ang mga sumusunod ay halimbawa ng mga koloides: mantekilya, gatas, krema, aerosols (ulop, usok, aso), aspalto, tinta, pintura, pandikit at bula sa dagat. Ang larangang ito ay sinimulan noong 1869 ni Thomas Graham isang siyentipikong Eskoses. Ang laki ng mga partikula ng nakakalat na pase sa isang koloide ay mula isang nanometro hanggang isang mikrometro. Ang nakakalat ng mga partikula sa mga laking ito ay tinatawag ng aerosol na koloidal, emulsyong koloidal, espumang koloidal o nakakalat o nakalutang na koloid. Dahil sa epektong Tyndall, ang mga koloides ay maaaring may kulay o malabo dahil sa ikinakalat ng mga partikula sa koloid ang liwanag

Klasipikasyon ng mga koloides

Maaring i-klasipika ang mga koloides sa mga sumusunod:

		Paseng nakakalat
		Gas	Likido	Solid
Paseng Pinagkakalatan (Midyum)	Gas	WALA (Lahat ng mga gas ay naghahalo sa isa’t-isa)	Likidong Aerosol Halimbawa: Ulop, hamog	Solid na Aerosol Halimbawa: Usok, alikabok
	Likido	Espuma (Foam) Halimbawa: Binating krema	Emulsyon Halimbawa: Gatas, mayonesa, kremang pangkamay	Sol Halimbawa: Pintura, tintang tsino, dugo
	Solid	Espumang Solid Halimbawa: Aerogel, styrofoam, pumis	Gel Halimbawa: Gelatin, jelly, keso, opal	Solid na Sol Halimbawa: Cranberry glass, ruby glass

Pagniniig sa pagitan ng mga partikulang koloide

Ang mga sumusunod na mga pwersa ay may mahalagang papel sa pagniniig ng mga partikula koloidal:

• Excluded Volume Repulsion : Nagsasaad na imposibleng magsalikop (mag-oberlap) ang mga matitigas na partikula.
• Elektrostatikong pagniig: Karaniwang may dalang karga ng elektrisidad ang mga partikulang koloidal at dahil dito nabibighani o namumuhi sila sa bawat isa. Ang karga ng nakakalat at kinakalatang pase gayundin ang kilos ng mga pase ay mga kadahilanan sa kanilang pagniniig.
• Pwersang van der Waals: Nangyayari dahil sa pagniniig sa pagitan ng dalawang dipolo permanente man o hindi. Kahit na walang permanenteng dipolo, ang indayog ng densidad ng elektron ay magbubunga ng sumandaliang dipolo sa isang partikula. Ang sandaliang dipolo ay humihimok sa mga karatig partikula. Ang panandaliang dipolo at dipolong nahimok ang dahilan ng atraksiyon sa isa’t-isa. Ito ay tinatawag na pwersang van del Waals na palaging naroroon na may maikling abot at atraksiyon.
• Pwersang entropiko: Ayon sa ikalawang batas ng termodaynamiks, ay isang sistema patungo kung saan pinakamataas ang entropiya nito. Mangyayari rin ito kahit sa pagitan ng matitigas na esperos.
• Ang mga pwersang esteriko sa pagitan ng rabaw na nababalutan ng polimero o sa solusyong naglalaman ng di-dumidikit na polimero ay nagmo-modulate ng pwersang inter-partikula na nagbubunga ang adisyonal na repulsive steric stabilization force o attractive depletion force sa pagitan nila.

Pagpapanatili ng suspensiyong koloidal

Ang estabilisasyon ang pumipigil sa pamumuo ng mga koloides. May dalawang pangunahing mekanismo sa estabilisasyon ng isang koloide: ang esterikong estabilisasyon at elektrostatikong estabilisasyon. Ang elektrostatikong estabilisasyon ay mula sa mutuwal na repulsyon ng magkakaparehong karga ng elektrika. Karaniwan, may iba’t-ibang apinidad sa karga ng elektrika ang iba’t-ibang pase kaya nabubuo ang isang may karga na dalawang-sapin sa pinagdikitan nito. Nagbubunga ang maliliit na mga partikula ng napakalawak na rabaw na pinatitindi sa mga koloides. Sa isang tiwasay na koloide, ang bigat ng nakakalat na pase ay napakagaang na kung saan napakaliit ang pagitan ng sapin na may karga ng kinakalatang pase. Mamatyagan ang karga ng mga nakakalat na partikula sa paggamit ng isang electric field: kung saan ang lahat ng mga partikula ay lilikas sa kaparehong electrode at kaya may magkakaparehong pananda ng karga.

Pagsira ng isang suspensiyong koloidal

Namumuo ang mga hindi matatag na suspensiyong koloidal dahil nagdidikit-dikit ang mga partikula dahil atraksiyong interpartikular upang makabuo ng mga kulumpon (flocs). Mangyayari ito sa maraming kaparaanan: • Pag-aalis ng elektrostatikong sagabal na nag-iiwas sa pagdidikit ng mga partikula. Ang pagdaragdag ng asin o pagbabago ng pH ay isang paraan upang matugunan o mabalutan ang karga sa rabaw ng mga partikulang nakalutang. Nag-aalis ito sa mga pwersang ng repulsyon na naghihiwalay sa mga partikulang koloidal at napapadali sa pamumuo dahil sa mga pwersang van der Waals. • Pagdaragdag ng isang may kargang polimerong pampamuo. Ang pampamuong polimero ay nagtutulay sa mga partikulang koloidal sa pamamagitan ng elektrostikong pagniniig. Halimbawa, ang partikulang koloidal ng silica na may negatibong karga ay mapamumuo sa pagdaragdag ng isang polimerong may positibong karga. • Pagdaragdag ng mga polimerong di-dumidikit na tinatawag ng depletants na nagpapamuo dahil sa epektong entropiko. Ang suspensiyong koloidal na hindi matatag at may mababang volume fraction ay nabubuong suspensiyon kulumpon kung saan ang bawat kumpol ng partikula ay bumababa sa ilalim ng suspensiyon (o tumataas kung mas magaan sa midyum ng suspensiyon nito) kapag may sapat na laki ang mga kumpol kung saan mas higit ang pwersang grabestasyonal kaysa sa pwersang Browniano nagpapanatili sa suspensiyon nito. Ang mga suspensiyong koloidal na may mataas na volume fraction ay namumuo na malahalayang koloidal na may katangiang visco-elastico. Ang mga malahalayang koloidal na visco-elastico tulad ng toothpaste ay dumadaloy na parang likido sa ilalim ng pwersang shear (pagtutulak) habang napananatili ang hugis nito kapag inalis ang pwersang ito. Ito ang dahilan kung bakit ang toothpaste ay mapapalabas sa tubo nito ngunit buo ito sa sepilyo.

Mga koloides bilang sistemang modelo sa mga atomo

Sa pisika, ang mga koloides ay isang interesanteng sistemang modelo para sa mga atomo. May sapat na laki ang mga partikulang koloidal upang makita ng mga tekniks optikal tulad ng confocal microscopy. Maraming mga pwersang nangingibabaw sa estruktura at ugali ng materya tulad ng excluded volume interactions o mga pwersang elektrostika ay nangingibabaw rin sa estruktura at ugali ng suspensiyong koloidal. Halimbawa, magagamit ang pareherong tekniks upang i-modelo ang mga ideyal na gas ay magagamit rin upang i-modelo ang ugali ang isang esperong suspensiyong koloidal. Alalaumbaga, ang transisyon sa pase sa mga suspensiyong koloidal ay mapag-aaralan sa real time na gumagamit ng tekniks optikal at halos katulad sa transisyong ng pase sa mga likido.

Mga koloides sa biyolohiya

Noong bungad ng siglo 20 bago lubos maunawaan ang ensimolohiya, sinasabing ang mga koloides ang susi sa gawain ng mga ensimas: yaon bang sa pagdaragdag ng isang maliit ng dami ng isang ensima sa isang dami ng tubig, na hindi pa itinatakda, na unti-unting nagpapabago sa mga katangian ng tubig na manggigiba sa espisipikong simuno ng ensima, tulad ng isang solusyon ng ATPase na gumigiba sa ATP. Anupat, ang buhay mismo ay maipaliliwanag bilang kalipunan ng mga sustansiyang koloidal na bumubuo sa organismo. Habang umuusad ang detalyeng karunugan sa biyolohiya at biyokimika, napapalitan ang hinuang koloidal ng hinuang makromolekular na kung saan ipinakikita na isang ensima ay kalipunan ng malalaking molekula na gumaganap na parang maliliit na makina na malayang kumikilos sa pagitan ng molekula ng tubig ng solusyon at isa-isang nagtatrabaho sa simuno tulad ng isang parbrikang puno ng makinarya. Ang katangian ng tubig sa solusyon ay hindi nagbabago maliban sa payak na osmotikong pagbabago na mangyayari kung may soluto (tinunaw).