Koloidalny zawrót głowy

Termin koloidy, poza murami szkolnymi i środowiskiem akademickim, nie ma ugruntowanej pozycji. Gdybyśmy zapytali przechodniów, co oznacza, pewnie nie uzyskalibyśmy satysfakcjonującej nas odpowiedzi. A w domu i przyrodzie roi się od koloidów. Czymże są koloidy? Co powoduje, że są aż tak powszechne?

 

Koloidy to szczególny rodzaj roztworów, zatem – jak każdy roztwór – składają się, ogólnie rzecz ujmując – z rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Jednakże ten kierunek myślenia o roztworze jest bardzo schematyczny i nie pozwoli nam na udzielenie odpowiedzi na postawione wcześniej pytania. Konieczne będzie zatem dodatkowe wyjaśnienie.

Załóżmy, że rozpuszczamy cukier w wodzie (tworzymy wodny roztwór cukru). Jeśli cząstki cukru zostaną równomiernie rozprowadzone (rozproszone) w wodzie, to taka mieszanina jest przez chemika nazywana układem rozproszonym, układem dyspersyjnym lub dyspersoidem. Cząstki cukru w tym ujęciu to substancja rozproszona, a woda – ośrodek rozpraszający (faza rozpraszająca). Jak łatwo się teraz domyślić, układy rozproszone różnią się stopniem rozdrobnienia, czyli rozmiarami cząstek rozproszonych. Im mniejsze są cząstki, tym większy jest stopień rozdrobnienia i odwrotnie. Układy rozproszone zwykle różnicuje się w zależności od wielkości cząstek substancji rozpuszczonej.

W przypadku koloidów przedział wielkości cząstek wynosi od 1 do 500 nm [nm (nanometr) = 10-9 metra]. Koloidy, w których fazą rozpraszającą jest ciecz, nazywamy zolami. Nazwa ta nie ma nic wspólnego z Emilem Zolą, francuskim powieściopisarzem. A przynajmniej nic mi na ten temat nie wiadomo. Wiadomo jednak, że w przyrodzie i codziennym życiu wręcz roi się od koloidów. Postaram się wskazać najbardziej spektakularne przykłady.

Więc tak – w przyrodzie koloidami są: mgła, kurz, płomień, morska piana i białko jaja. W domu można je spotkać przede wszystkim w kuchni i łazience. W tym pierwszym pomieszczeniu najwięcej ich w lodówce: musztarda, keczup, majonez, sos, mleko, lody i jogurt. W łazience z koloidami mamy do czynienia podczas mycia rąk (wodny roztwór mydła), zębów i samej kąpieli. Tak, tak – proszę zajrzeć jeszcze na półkę przy lustrze, ile tam kremów, emulsji i żelów! Warto też wspomnieć, że koloidami są też smary i farby emulsyjne. Lakier do paznokci także!

Świat przyrody rządzi się swoimi prawami. Wiemy to wszyscy. I to, że człowiek przyrodę podpatruje – też. Z tego podpatrywania ludzie starają się zawsze wynieść jakąś korzyść dla siebie. Widać to choćby po ilości koloidów.

Niemniej otrzymywanie koloidów wymaga dodatkowych zabiegów, niż zwyczajne rozpraszanie jednej substancji w drugiej. Jedna z metod ich otrzymywania opiera się na takim rozdrobnieniu cząstek, aby uzyskać rozmiary, o których wspominałem wcześniej, albo skupiać drobiny w coraz większe agregaty, aż do uzyskania rozmiarów charakterystycznych dla koloidów.

Bardzo ciekawe, z punktu widzenia przeciętnego człowieka, są też niektóre właściwości koloidów, które wyrażają się w rutynowych domowych czynnościach. Weźmy dla przykładu galaretkę. Proszek, z którego ją otrzymujemy, kiedy rozpuścimy najpierw w gorącej wodzie, a potem pozostawimy do ostygnięcia, pozwoli na otrzymanie galaretki, a wrzucony do zimniej – nie. Dlaczego?

Podczas ochładzania koloidu substancja rozpuszczona nie przechodzi, tak jak dzieje się w przypadku, np. roztworu soli, w krystaliczną formę stałą, ale tworzy koagulat (miękki i elastyczny żel). Podczas przejścia koloidu w koagulat cząstki koloidalne łączą się w wielkie agregaty tworzące nieregularną sieć i przenikającą cały układ. Wolne przestrzenie w sieci wypełniają cząstki rozpuszczalnika. Dzięki temu galaretka się trzęsie. W powiedzeniu „trząść się jak galareta” chodzi o strach, zaś w przejściu z koloidu w żel – raczej o siłę. Chociaż „siła”, o której piszę, jest niewielka, bo wystarczy galaretę podgrzać i znowu zamieni się w „zwykły” koloid.

Dla czytelników bardziej wtajemniczonych w arkana chemii mam jeszcze pomysł na ciekawy eksperyment. Muszę jednak przypomnieć o zachowaniu bezpieczeństwa, bo eksperyment jest z grupy „trupia czaszka”. Do stopionego chloranu potasu należy wrzucić żelka – miśka. Palący się misiek będzie podskakiwać i wydawać zabawne dźwięki. Tylko proszę nie mówić wtedy. „Ta owłosiona małpa z czarnym ryjem to mam być ja?!” – takie rzeczy tylko u Barei.