Appunti di chimica: le soluzioni colloidali

Tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

La chimica è una materia piuttosto complicata e difficile da apprendere, per studiarla è necessaria molta pazienza e tempo. Chi inizia a studiarla all'inizio non ci capisce granché, ed è necessario affidarsi a qualcuno che la sappia spiegare bene, ma non tutti ne sono in grado, quindi alle volte bisogna fare da se.
Quando si inizia lo studio della chimica, si è soliti classificare le miscele in soluzioni (miscele omogenee) e in miscugli (miscele eterogenee). In questi appunti, andremo ad occuparci di un terzo tipo di miscele, le soluzioni colloidali. Queste miscele, che appaiono omogenee come le soluzioni vere e proprie, se osservate al microscopio, ne differiscono per la grandezza delle particelle disperse, molto più voluminose delle molecole e degli ioni di un qualsiasi soluto. Ecco dunque diversi appunti di chimica sulle soluzioni colloidali.

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Le soluzioni colloidali

Nelle soluzioni colloidali, chiamate anche dispersioni colloidali o colloidi, è presente una sostanza o soluzione, detta "fase continua" o mezzo disperdente, e una sostanza, detta "fase dispersa", formata da particelle relativamente grandi uniformemente distribuite nella prima fase. Le dimensioni delle particelle della fase dispersa vanno da 1 a 1000 nanometri: sono quindi comprese fra le dimensioni delle particelle del soluto nelle soluzioni (< 1nm) e le dimensioni delle particelle solide disperse nelle sospensioni (> 1000 nm). Per questo motivo, i colloidi differiscono nel comportamento sia dalle soluzioni che dalle sospensioni.

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Le particelle colloidali

Le particelle colloidali disperse, sono abbastanza grandi da riuscire a diffondere la luce, ossia a rifletterla in tutte le direzioni: tale fenomeno è detto "effetto Tyndall", e consente di distinguere i colloidi dalle soluzioni, le cui particelle non diffondono la luce perché troppo piccole. È possibile osservare l'effetto Tyndall quando un raggio di luce penetra in una stanza in penombra: le particelle colloidali che formano il pulviscolo atmosferico diffondono la luce, rivelando chiaramente il percorso del raggio. Questo fenomeno ha una sua bellezza: le particelle di polvere appaiono come granelli luminosi che "danzano" lentamente nell'aria, muovendosi in ogni direzione.

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Il moto browniano

Il moto casuale delle particelle disperse, avviene in tutti i colloidi e prende il nome di "moto browniano", dal botanico inglese Robert Brown, che lo scoprì osservando al microscopio dei granuli di polline sospesi in acqua. Il moto browniano è provocato dal bombardamento incessante delle particelle colloidali a opera delle molecole della fase continua e contribuisce a stabilizzare i colloidi. Tale moto, infatti, compensa quasi del tutto le minuscole forze gravitazionali che si esercitano sulle particelle colloidali, le quali pertanto non riescono a sedimentare.

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La stabilità

La stabilità dei colloidi è dovuta anche a un altro fattore: la presenza, sulle particelle disperse, di cariche elettriche di segno uguale (tutte positive o tutte negative). Dal momento che le particelle hanno lo stesso tipo di carica, si respingono le une con le altre e non riescono a coagularsi, cioè a unirsi in particelle più grandi, che potrebbero sedimentare per gravità. Tra gli esempi più comuni di colloidi, troviamo la nebbia, la gelatina, la schiuma da barba, il latte e molti altri ancora.

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Il mezzo di dispersione

Sulla base della natura dell'interazione tra la fase dispersa e il mezzo di dispersione, i colloidi possono essere suddivisi in due forme: i colloidi liofili, che come indica il nome lyophilic (liquido attrattivo o attrazione del solvente), sono i colloidi che mostrano una forte interazione tra le fasi chimiche. Le sostanze come la gomma, la gelatina, l'amido, se mescolate con un liquido adatto come mezzo di dispersione, formano direttamente il "Sol colloidale" che è anche chiamato "Sol. Liofilo". I colloidi lofobici: "lofobico" significa "odiare i liquidi", il che indica che in questi sol c'è poca o nessuna interazione tra le due fasi. Sostanze come i metalli e i loro solfuri, quando miscelati semplicemente con il mezzo di dispersione non formano sol colloidi. Non possono essere preparati semplicemente mescolando le due fasi. Tali sostanze sono chiamate "Solfofisiche". I sol liofili vengono preparati semplicemente mediante la fase dispersa di agitazione con mezzo di dispersione. Gli esempi includono: sol di amido, gelatina e albumina d'uovo.

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La purificazione

Sulla base del tipo di particelle della fase dispersa, i colloidi possono essere classificati nei seguenti tipi: colloidi multi-molecolari, che contengono un gran numero di molecole sotto forma di aggregati, ad esempio sol di zolfo; i colloidi macromolecolari, che sono formati da una singola molecola di grandi dimensioni come la fase dispersa (ad esempio il politene). I colloidi associati, che si comportano come normali elettroliti a bassa concentrazione, ciò è dovuto alla formazione di aggregati chiamati micelle (ad esempio saponi e detergenti). Il colloidale contiene un numero di impurità elettrolitiche. Il seguente metodo usato per purificare i colloidi, è la dialisi (utilizzando una membrana semipermeabile), attraverso l'ultra centrifugazione e l'ultra-filtrazione (usando carte filtranti di qualità ultra fine).

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