شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آن‌ها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
کلوئید در شیمی چیست؟ – به زبان ساده + مثال و جدول انواع
کلویید یکی از انواع مخلوط‌های ناهمگن است که در آن ذراتی به شکل یکنواخت و پایدار پخش شده و معلق هستند. تفاوت این مواد با محلول و مخلوط همگن در اندازه ذرات آن‌ها (بین ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر) است که نسبتا بزرگ هستند. به همین دلیل این ذرات باید توسط عامل‌های پایدار کننده در یکدیگر پخش شوند. از انواع کلوئیدها می‌توان به شیر، مایونز و ژلاتین اشاره کرد. در این مطلب از مجله فرادرس می‌آموزیم کلوئید چیست، چه خواصی دارد و انواع آن کدامند.
آنچه در این مطلب می‌آموزید:
می‌آموزید کلوئید چیست و در دسته‌بندی کدام مواد قرار می‌گیرد.
با خواص کلوئید و اجزای تشکیل دهنده آن آشنا می‌شوید.
می‌توانید چندین نوع کلوئید با انواع مختلف ماده تشکیل‌دهنده را تشخیص دهید.
با اثر تیندال و نقش کلوئید در صابون‌ها آشنا می‌شوید.
خواص الکتریکی ذرات کلوئید و کاربرد آن‌ها را می‌شناسید.
کلوئید نوعی مخلوط ناهمگن است که اجزای حل‌شونده آن اندازه‌ای بین ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر دارند. این ذرات به صورت پایدار و معلق هستند و ته‌نشین نمی‌شوند. برای اینکه یک مخلوط در دسته‌بندی کلوئید قرار بگیرد باید ذراتی داشته باشد که از مولکول بزرگتر بوده و از ذراتی که با چشم دیده می‌شوند کوچکتر باشد. اگر ذرات مخلوط کوچکتر از مولکول باشد محلول و اگر با چشم دیده شود سوسپانسیون نام می‌گیرد.
ممکن است در کودکی با گواش و ترکیب کردن آن در آب کار کرده باشید یا با ماسه و آب، مخلوط‌هایی تهیه کرده باشید. این سوسپانسیون‌ها، مخلوط‌هایی ناهمگن، با اجزای درشت بودند. همچنین این اجزا، به صورت توده‌هایی وجود داشتند که با گذشت زمان ته‌نشین می‌شدند. در مقابل، زمانی که محلولی تهیه می‌کنیم، نتیجه، مخلوط همگنی از مولکول‌ها یا یون‌ها است که اجزای آن ته‌نشین نمی‌شوند. پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری بهتر این مفاهیم در شیمی دوازدهم، مطلب جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول را مطالعه کنید.
انواع مخلوط بر اساس اندازه ذرات
این محلول‌ها رفتاری کاملا متفاوت با سوسپانسیون دارند. یک محلول حتی در صورتی که رنگی باشد، نور را از خود عبور می‌دهد و شفاف است. در این انواع مواد، مولکول‌ها یا یون‌ها قابل تشخیص و ته‌نشینی نیستند. گروهی از مخلوط‌ها موسوم به «کلوئید» (Colloids)، خواصی بینابین محلول‌ها و سوسپانسیون‌ها دارند. اجزا در یک کلوئید از بیشتر مولکول‌های ساده بزرگترند اما آن‌قدر بزرگ نیستند که با گذشت زمان ته‌نشین شوند.
در ادامه خواص کلوئید را نام برده‌ایم:
ذرات پایدار و معلق
اندازه ذرات بین ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر
پراکندگی نور
نوعی مخلوط ناهمگن
اندازه ذرات بین محلول و سوسپانسیون
اجزای کلوئید
همانند تقسیم‌بندی یک محلول به دو جزء حل‌شونده و حلال، کلوئیدها نیز بر اساس اجزای تشکیل‌دهنده دسته‌بندی می‌شوند. اجزایی که به طور کلی در مقادیر کم حضور دارند «فاز پخش شونده» (Dispersed Phase)، و فضایی که اجزای فاز پخش شونده در آن پراکنده شده‌اند، «فاز پخش کننده» (Dispersion Medium) نام دارد. کلوئيد ها ترکیبی از تمامی حالت‌های ماده را شامل می‌شوند که نمونه‌هایی از آن‌ها در جدول زیر آورده شده است.
حالت
فاز پخش شونده
فاز پخش کننده
مثال
نام
جامد در گاز
جامد
گاز
دود
آیروسول جامد
جامد در مایع
جامد
مایع
رنگ، شیر منیزی، نشاسته در آب
سول
جامد در جامد
جامد
جامد
برخی سنگ‌های قیمتی
سول جامد
مایع در گاز
مایع
گاز
ابر، مه، افشانه (اسپری)
ایروسول
مایع در مایع
مایع
مایع
شیر، مایونز، کره
امولسیون
مایع در جامد
مایع
جامد
ژله، ژل، صدف و عقیق
ژل
گاز در مایع
گاز
مایع
فوم، کف، خامه زده شده
فوم
گاز در جامد
گاز
جامد
سنگ پا
فوم جامد
تهیه یک سیستم کلوئیدی
دو روش اصلی برای تهیه کلوئیدها وجود دارد:
پخش کردن اجزای بزرگ یا قطرات کلوئید بوسیله اسپری کردن، آسیاب کردن، مخلوط کردن، تکان دادن و ...
میعان مولکول‌های کوچک حل‌شده در اجزای بزرگتر کلوئیدی با روش‌های ته‌نشینی، تراکمی یا واکنش‌های ردوکس.
روش اول موسوم به «روش پخشی» (Dispersion Method) است. در این روش، اجزای بزرگتر به اجزای کوچکتر خرد می‌شوند. نمونه‌ای از آن جوهر رنگی است که با پخش کردن اجزای بزرگ یا آسیاب کردن دانه‌های رنگی بوجود می‌آید.
روش دوم «روش میعانی» (Condensation Method) نام دارد. این روش در حقیقت، رشد به کمک واحدهای کوچکتر است. به طور مثال، ابرها زمانی تشکیل می‌شوند که مولکول‌های بسیار کوچک آب به صورت میعانی تشکیل شوند. روش «تراکمی»، نام دیگری است که به این دسته از واکنش‌ها نسبت می‌دهند. این فرآیند‌ها همچنین در موارد آماده‌سازی طلا و سیلیکا نیز کاربرد دارند.
برخی جامدات در برخورد با مایعات به طور خود به خودی در مایع پخش می‌شوند و تشکیل کلوئيد می‌دهند. ژلاتین، چسب، نشاسته و پودر شیر خشک چنین رفتاری دارند. امولسیون‌ها با تکان دادن یا ترکیب دو مایع امتزاج ناپذیر نیز بوجود می‌آیند. این عمل موجب قطره قطره شدن یک مایع و تبدیل آن به ذرات کلوئیدی می‌شود. مرحله بعد شامل پخش شدن قطرات مایع در مایع دیگر است. نمونه‌ای از این مدل را می‌توان در آلودگی آب دریاها توسط قطرات نفت بررسی کرد. پاک کردن آلودگی آب دریا توسط قطرات نفت دشوار است چراکه موج دریا امولسیونی از نفت و آب تشکیل می‌دهد.
عامل امولسیون کننده
در بسیاری از امولسیون‌ها، فاز پخش‌شونده در نهایت به قطرات بزرگی تبدیل و ته‌نشین (جدا) می‌شود. در این شرایط، برای پایداری امولسیون‌ها از «امولسیون کننده» (Emulsifying Agent) استفاده می‌کنند. امولسیون کننده ماده‌ای است که مانع از تبدیل فاز پخش شونده به قطرات بزرگتر می‌شود.
به طور مثال، استفاده از کمی صابون می‌تواند نفت و آب دریا را به امولسیون پایدار تبدیل کند. شیر، امولسیونی از آب و کره است که در آن کازئین یا همان پروتئین شیر، نقش امولسیون کننده را دارد. مایونز نیز امولسیونی از روغن و سرکه به همراه زرده تخم مرغ به عنوان عامل امولسیون کننده است.
مایونز، امولسیونی از روغن و سرکه
واکنش‌های شیمیایی و تولید کلوئید
در روش میعانی، تجمع مولکول‌ها یا یون‌ها موجب تشکیل ذرات کلوئیدی است. اگر این ذرات بیشتر از اندازه کلوئید ها رشد کنند، ته‌نشین می‌شوند که این حالت، دیگر کلوئیدی نیست. به طور مشابه، ابرها با تجمع مولکول‌های آب، ذراتی با اندازه کلوئید می‌سازند. اگر این ذرات به قطره‌هایی بزرگ تبدیل شوند، یا کریستال‌هایی از یخ را تشکیل دهند، از حالت کلوئیدی خارج می‌شوند و به صورت باران، تگرگ یا برف فرو می‌ریزند.
بسیاری از روش‌های میعانی، شامل واکنش‌های شیمیایی هستند. به عنوان مثال، سوسپانسیون کلوئیدی و قرمز‌رنگ آهن (III) هیدروکسید از مخلوط کردن آب داغ با محلول غلیظ آهن (III) کلرید بدست می‌آید:
«سهیل بحرکاظمی» دانش‌آموخته کارشناسی ارشد رشته مهندسی نفت از دانشگاه علوم و تحقیقات تهران است. به عکاسی و شیمی آلی علاقه دارد و تا امروز تولید مطالب متنوعی از مجله فرادرس را در حوزه‌های شیمی، هنر و بازاریابی به عهده داشته است. او اکنون به عنوان مدیر مجله علمی-آموزشی فرادرس فعالیت می‌کند.
۴ دیدگاه برای «کلوئید در شیمی چیست؟ – به زبان ساده + مثال و جدول انواع»
سارینا
اندازه ذرات مگه 1تا 100 نانو متر نیست؟
فرینا رجب پور
با سلام؛
بله. در دسته‌بندی رایج شیمی، اندازه ذرات کلوئیدها حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر در نظر گرفته می‌شود. در بعضی منابع، بازه کلوئید را ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر می‌نویسند. این تفاوت به تعریف و منبع آموزشی برمی‌گردد، ولی برای شیمی دبیرستان و بسیاری از منابع دانشگاهی، ۱ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف رایجی است. هر دو مورد صحیح هستند.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس
محمدی
با سلام لطفا در خصوص فلزهای کلوئیدی که در ساخت ظروف کاربرد دارند توضیحاتی ارائه نمائید.
با تشکر
سهیل بحر کاظمی
با سلام؛
نانوذرات بهبودیافته با پلیمرهای خطی را به عنوان نانوذرات فلزات کلوئیدی می‌شناسند. این پلیمرهای خطی لایه‌های محافظ نانوذرات را تشکیل می‌دهند که کاربردهای مختلفی از جمله در پزشکی و کشف سرطان دارند.
از همراهی شما با مجله فرادرس سپاسگزاریم
شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آن‌ها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
اندازه ذرات مگه 1تا 100 نانو متر نیست؟
با سلام؛
بله. در دسته‌بندی رایج شیمی، اندازه ذرات کلوئیدها حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر در نظر گرفته می‌شود. در بعضی منابع، بازه کلوئید را ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر می‌نویسند. این تفاوت به تعریف و منبع آموزشی برمی‌گردد، ولی برای شیمی دبیرستان و بسیاری از منابع دانشگاهی، ۱ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف رایجی است. هر دو مورد صحیح هستند.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس
با سلام لطفا در خصوص فلزهای کلوئیدی که در ساخت ظروف کاربرد دارند توضیحاتی ارائه نمائید.
با تشکر
با سلام؛
نانوذرات بهبودیافته با پلیمرهای خطی را به عنوان نانوذرات فلزات کلوئیدی می‌شناسند. این پلیمرهای خطی لایه‌های محافظ نانوذرات را تشکیل می‌دهند که کاربردهای مختلفی از جمله در پزشکی و کشف سرطان دارند.
از همراهی شما با مجله فرادرس سپاسگزاریم