Tanecik çeşidine göre kolloidlerin sınıflandırılması
Kolloidal taneciklerin 1-100 nm arasında olduğunu biliyoruz. Bu aralıkta parçacık büyüklüğü farklı olan maddelerin kolloid çözeltileri üç farklı gruba ayrılır:
1) Multimoleküler kolloidler
2) Makromoleküler kolloidler
3) Assosiye kolloidler
1) Multimoleküler kolloidler
Çok sayıda (en az 1 nm çapında) atom veya küçük molekül içeren maddenin dağıtıcı ortamda birleştiği ve agregat oluşturduğu kolloidal çözeltiye multimoleküler kolloidler denir. Multimoleküler kolloidlerde tanecikler Van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulur.
Altın çözeltisi, sülfür çözeltileri vb. multimoleküler kolloidlere örnek olarak verilebilir. Altın çözeltisi birkaç altın atomundan oluşan çeşitli boyutta tanecikler içerebilir.
2) Makromoleküler kolloidler
Bazı maddeler kolloidal tanecikleri ile karşılaştırılabilecek boyutta büyük moleküller oluştururlar. Bu tür moleküller çok yüksek mol kütlesine sahiptir ve makromoleküller olarak adlandırılır. Bu tür maddeler uygun dağıtıcı ortamda dağıldığı zaman elde edilen çözeltiler makromoleküler kolloidler olarak bilinir.
Çoğu liyofilik çözelti makromoleküler kolloid olarak bulunur. Örneğin nişasta, jelatin, protein, selüloz, nükleik asit vb. makromolekülleri içeren kolloidal sistemler makromoleküler kolloidlerdir. Sentetik polimerler de uygun çözücü ortamında makromoleküler kolloidleri oluştururlar.
3) Assosiye kolloidler (Miseller)
Assosiye kolloidler düşük konsantrasyonlarda normal bir elektrolit görevi görür. Ancak daha yüksek konsantrasyonlarda taneciklerin kümeleşme oluşumuna bağlı olarak kolloidal özellik sergilerler. Taneciklerin bu şekilde kümeleşmesine misel adı verilir.
Assosiye kolloidler genellikle yüzey aktif maddelerle oluşur. Bu maddeler kritik misel konsantrasyonuna ulaştığında uygun bir şekilde kümelenip misel oluştururlar.
Kolloidal Çözeltilerin Hazırlanması
Daha önceden belirtildiği gibi liyofilik kolloidler dağıtıcı ortamda kuvvetli afiniteye sahiptir ve ortamda ısıtılarak ya da karıştırılarak çözelti oluştururlar. Örneğin nişasta, jelatin çözeltileri sadece su ile birlikte ısıtılmasıyla hazırlanabilir. Benzer şekilde selüloz nitratın kolloidal çözeltisi etil alkol gibi organik bir çözücü içerisinde karıştırılmasıyla hazırlanabilir. Elde edilen bu ürüne ticari olarak kolodyum denir.
Liyofobik kolloidlerin dağıtıcı ortama afinitesi hemen hemen yok gibidir ve kolayca kolloidal çözelti oluşturulamaz. Bu durumda liyofobik çözeltiler için özel metotlar uygulanmalıdır. Liyofobik çözelti hazırlanması metotları genel olarak iki gruba ayrılır:
1) Dispersiyon yöntemleri
2) Kondensasyon veya agregasyon yöntemleri
1) Dispersiyon yöntemleri
Bu yöntemlerde ana düşünce belirli bir dengeleyici madde eklenmesiyle maddenin oluşturduğu büyük parçalar daha küçük kolloidal boyutlara ayrılır ve bu şekilde stabilize olur. Bazı önemli dispersiyon yöntemleri şunlardır:
a) Mekanik dispersiyon yöntemi: Kaba malzemenin dispersiyonu kolloid mili adı verilen makine ile sağlanır. Bu makine küçük bir boşlukla ayrılmış iki adet ağır çelik diskten oluşur. Aradaki boşluk istenilen tanecik boyutuna göre ayarlanır. İki disk ters rotasyonda yüksek hızda (yaklaşık dakikada 8000 devir) döner. Sulu süspansiyon mil içine gönderilir. Süspansiyon içersindeki kaba tanecik kolloidal boyutlarda taneciklere öğütülür ve çözelti oluşturmak üzere dağılıma uğratılır.
Kolloidal taneciklerin büyümesini engelleyen inert bir seyreltici madde eklenmesiyle daha verimli dispersiyon gözlenir. Örneğin sülfür çözeltisi hazırlanmasında seyreltici olarak glukoz kullanılır.
b) Elektriksel dispersiyon yöntemi (Bredig’s ark yöntemi): Bu yöntem metal çözeltilerinin hazırlanmasında kullanılır. Yöntemde, dağıtıcı ortam içerisine daldırılan iki metal elektrot (kolloidal çözeltisi hazırlanacak olan) arasında elektrik uygulanır. Dondurucu bir karışım ile çevrelenen dağıtıcı ortam soğutulur. Arkın yüksek sıcaklığı ile metal buharlaşır. Buhar soğutulduğunda kolloidal boyutta taneciklere yoğunlaşır. Bu şekilde elde edilen kolloidal taneciklerin dispersiyonu ile metal çözeltisi elde edilir.
c) Peptizasyon: Bu yöntemde uygun elektrolit ilavesi ile madden taze hazırlanmış çökeleğinden kolloidal hale geçer. İlave edilen elektrolite peptitleşme maddesi (ajanı) denir.
Peptizasyona örnek olarak;
– Taze hazırlanmış demir hidroksite az bir miktar demir klorür eklenmesiyle kırmızımsı kahverengi bir kolloidal çözelti elde edilir. Bu durum demir hidroksit tanecikleri üzerinde Fe3+ iyonlarının adsorpsiyonuna bağlı olarak gözlenir.
– Taze hazırlanmış gümüş iyodür çökeleği gümüş nitratın seyreltik çözeltisi ile karıştırıldığında gümüş iyodürden oluşan kolloidal bir çözelti elde edilir.
2) Kondensasyon veya agregasyon yöntemleri
Dağılan fazın daha küçük taneciklerinin kolloidal boyutta büyük tanecikleri oluşturmak için toplanmasıdır. Atomik veya iyonik boyutta daha küçük taneciklerin toplanarak kolloidal boyutta büyük tanecikler oluşturması için bazı kimyasal reaksiyonlar kullanılır. Bu reaksiyonlar çözünmeyen reaksiyon ürünü olarak dağılan fazın oluşumunu ele alır.
Hidrofobik çözeltilerin oluşmasında rol alan bazı önemli reaksiyonlar şunlardır:
– Oksidasyon
– Redüksiyon
– Hidroliz
– Çift dekompozisyon
Hidrojen sülfür ve kükürt dioksit arasındaki kimyasal reaksiyon ile kolloidal kükürt elde edilebilir:
Zayıf asit ve bazların tuzları kolloidal çözelti oluşturmak üzere hidroliz olmaktadır. Örneğin, alüminyum solleri, alüminyum klorürün hidrolizi ile oluşur.
Çift dekompozisyon işleminde, çözünmeyen tuzların oluşması ile kolloidal dispersiyonlar hazırlanabilir. Örneğin kolloidal gümüş klorür aşağıda verilen reaksiyon ile oluşur;
Kolloid Kimyası yazı dizisinin ilk bölümüne buradan,
ikinci bölümüne buradan ulaşabilirsiniz..
