Approfondimento sulle dispersioni colloidali

Dispersioni colloidali

Un colloide è una miscela in cui una sostanza, chiamata fase dispersa, si trova finemente dispersa nella fase disperdente in un livello intermedio tra la soluzione e la sospensione. Generalmente le dimensioni delle particelle di fase dispersa sono comprese tra gli 88 nm e 1 micron. La differenza principale tra soluzioni e colloidi sta nel fatto che nelle soluzioni la fase dispersa ha dimensioni minori, risultano limpide, seguono le leggi della ebullioscopia, della crioscopia e hanno tensione di vapore e pressione osmotica regolari. I colloidi risultano invece torbidi e non seguono le precedenti leggi.

Tipi di dispersioni colloidali

A seconda del tipo di fase dispersa e fase disperdente si possono distinguere diversi tipi di dispersioni colloidali, per esempio l’aerosol è una miscela di liquido e gas (spray), le emulsioni sono colloidi formati da due liquidi (acqua e olio) e il sol una miscela tra due gas (fumo).

Proprietà

Una delle proprietà che distingue i colloidi dalle soluzioni vere e proprie è l’effetto Tyndall: quando un raggio di luce attraversa una soluzione il percorso della luce non è visibile poiché le particelle in soluzione sono troppo piccole per diffondere la luce, nei sistemi colloidali invece le dimensioni della fase dispersa sono abbastanza grandi da poter diffondere la luce. Questo effetto è facilmente osservabile nella vita di tutti i giorni, infatti è per l’effetto Tyndall che è possibile osservare particelle di polvere attraversate da un fascio di luce.

Un altro importante parametro per distinguere una miscela tra soluzione, colloide e dispersione è il moto browniano. Le particelle di un colloide, infatti, presentano questo rapido e continuo movimento lungo brevi tratti rettilinei e casuali. Le particelle si muovono perché subiscono continui urti con le particelle della fase disperdente in cui sono immerse; quanto più rapido è il moto browniano quanto più piccole sono le particelle della fase dispersa. Questa caratteristica permette di distinguere se una miscela abbia carattere colloidale o meno, infatti all’aumentare delle dimensioni delle particelle, la miscela si avvicina ad essere una sospensione e il moto browniano risulterà nullo.

Una caratteristica dei sistemi colloidali è che spesso la fase dispersa assume forme di tipo micellare, ovvero aggregati di molecole anfipatiche che in acqua si dispongono lasciando le parti polari verso l’esterno e le parti apolari verso l’interno, come nel caso delle micelle di molecole di sapone.

Colloidi liofili e liofobi

I colloidi sono divisi in colloidi liofili e colloidi liofobi. I colloidi liofili (o idrofili se la fase disperdente è l’acqua) presentano un’alta affinità tra le due fasi e possono dunque essere considerati miscele omogenee; esempi di questi colloidi sono polimeri naturali come zuccheri, proteine, saponi o sintetici come il polietilene e il nylon. I colloidi liofobi (o idrofobi se la fase disperdente è l’acqua) presentano al contrario scarsa affinità tra la fase dispersa e la fase disperdente, per cui risultano instabili e tendono a separarsi nel tempo, alcuni esempi sono la nebbia, le nuvole, il latte.

Colloidi liofili

I polimeri possono essere considerati delle soluzioni colloidali idrofile in quanto la fase dispersa è formata da più molecole, uguali o diverse fra loro, che hanno estrema affinità con la fase disperdente.