Emulsja

Układ dyspersyjny (rozproszony) dwóch nie mieszających się ze sobą cieczy. Te same ciecze mogą tworzyć różne emulsje zależnie od stosunku ilościowego składników (np. olej smarowy z wodą tworzy emulsje typu „olej w wodzie” będącą ruchliwą cieczą oraz emulsje typu „woda w oleju” będącą gęstym, ciągliwym smarem). Emulsje otrzymuje się zwykle w wyniku mechanicznego rozdrabniania nie mieszających się cieczy. Trwałość emulsji zwiększa obecność tzw. emulgatorów. Przykładem naturalnej emulsji jest mleko, w którym kropelki tłuszczu są rozproszone w roztworze wodnym, zawierającym białko (m.in. kazeinę odgrywającą rolę emulgatora), węglowodany, sole.

Piana

Układ dyspersyjny utworzony z dużej ilości pęcherzyków gazu (zwykle powietrza), stanowiącego fazę rozproszoną, rozdzielonych błonkami cieczy będącej ośrodkiem dyspersyjnym. Powstaje m.in. w wyniku mechanicznego wstrząsania lub mieszania cieczy z powietrzem, zwykle w obecności niewielkich ilości substancji pianotwórczych (np. substancji powierzchniowo czynnych). Trwałe piany znalazły zastosowanie m.in. w pożarnictwie, piwowarstwie, w produkcji win, w procesie flotacji, w gospodarstwie domowy. Tzw. piany stałe (np. pumeks, szkło piankowe, pianobeton) są układami dyspersyjnymi, w których gaz jest rozproszony w ciele stałym.

Zol

Roztwór koloidowy, roztwór koloidalny, układ koloidowy z ciekłym ośrodkiem dyspersyjnym, w którym fazą rozproszoną może być ciecz (liozole, emulsoidy), ciało stałe (liozole, suspenosoidy) lub gaz (piany). Ośrodkiem dyspersyjnym może być woda (hydrozole) lub ciecz organiczna (organozole, wśród których zależnie od rodzaju cieczy rozróżnia się etanozole, benzenozole itp.). Do zoli zalicza się też roztwory związków wielkocząsteczkowych nie tworzących odrębnej fazy. Zolami nazywa się też układy z ośrodkiem dyspersyjnym gazowym lub stałym. Zależnie od tego, czy cząsteczki fazy rozproszonej wykazują liofilowość czy liofobowość, zole dzieli się na liofilowe i liofobowe. Wiele zoli ma charakter pośredni między tymi grupami. W wyniku koagulacji zola liofobowego wytrąca się osad, natomiast z liofilowy przekształca się w sposób odwracalny lub nieodwracalny w żel lub koacerwat.

Koloidy

Układ koloidalny, układ koloidowy, układ dyspersyjny (rozproszony), tj. składający się z fazy rozpraszającej (zwaną fazą ciągłą lub ośrodkiem dyspersyjnym) i fazy rozproszonej (zwnej fazą zdyspergowaną). Obie fazy mogą występować we wszystkich stanach skupienia (oprócz układu gaz-gaz, tworzącego zwykłą mieszaninę). Zazwyczaj pojęcie koloid definiuje się mając na uwadze wielkość cząstek fazy rozproszonej (najczęściej od 1 do 200 nm). W tym ujęciu koloidy stanowią układy pośrednie między roztworami właściwymi, a układami zdyspergowanymi o rozdrobnieniu mechanicznym. Według współczesnych poglądów, koloidy definiuje się (biorąc pod uwagę wielkość, kształt i powierzchnię właściwą cząstek fazy rozproszonej, jej gęstość, ładunek powierzchniowy i właściwości chemiczne) jako układ, w którym cząstki fazy rozproszonej są duże w porównaniu z pojedynczymi cząsteczkami związków chemicznych, ale dostatecznie mały, aby siły powierzchniowe na granicy faz przeważały nad siłami bezwładności cząstek – dzieje się tak wtedy, gdy powierzchnia właściwa fazy rozproszonej jest dostatecznie duża. Dominacja sił powierzchniowych nad bezwładnościowymi jest charakterystyczna dla tzw. stanu koloidalnego. Jej wystąpienie jest przyczyną pojawienia się typowych właściwości. Powierzchnia właściwa (w więc i trwałość układu) jest zależna od kształtu i wielkości (średnicy) cząstek: w przypadku cząstek kulistych występuje ostra

granica omawianej przewagi sił dla cząstek o średnicy ok. 200 nm, dla cząstek o kształcie cylindrycznym przejście jest płynne, a o trwałości układu koloidalnego decydują inne czynniki, głównie ładunek powierzchniowy cząstek i różnica gęstości obu faz. W układach koloidowych obserwuje się nieustanny,

chaotyczny ruch cząstek fazy rozproszonej, tzw. ruchy Browna. Koloidy są niezdolne do przenikania przez błony półprzepuszczalne. Wykazują m.in. specyficzne właściwości elektryczne, uwidaczniają się w takich procesach jak elektroforeza i elektrosmoza.

       Rozróżnia się koloidy fazowe, w których cząstki rozproszone stanowią odrębną fazę (występuje wyraźna granica faz, np. ciało stałe-ciecz), koloidy cząsteczkowe, fizycznie jednorodne, będące roztworami związków wielkocząsteczkowych (cząstki są cząsteczkami chemicznymi) oraz koloidy asocjacyjne, czyli micelarne. Koloidy z ciekłym ośrodkiem rozpraszającym można także podzielić  na koloidy liofilowe (hydrofilowe gdy ośrodkiem tym jest woda), w których miedzy cząstkami fazy rozproszonej i cząstkami fazy rozpraszającej występuje duże powinowactwo i koloidy liofobowe (hydrofobowe) o małym wzajemnym powinowactwie obu faz. Koloidy liofobowe odpwiadają koloidom fazowym, koloidy liofilowe – koloidom cząsteczkowym. Aby otrzymać koloidy liofobowe należy wydatkować pracę, dlatego układy te są termodynamiczne nietrwałe – czynnikiem stabilizującym je jest gł. ładunek elektryczny powstający w wyniku adsorpcji jonów elektrolitu na powierzchni cząstek, co prowadzi do uzyskania przez nie jednoimiennego ładunku i powoduje odpychanie się cząstek . Miarą stabilności koloidu jest tzw. potencjał elektrokinetyczny (elektryczna warstwa podwójna). Ogólnie stabilność koloidu można wyjaśnić na podstawie teorii o działaniu między cząsteczkami sił przyciągających, gł. sił Van der Waalsa, o dalekim zasięgu, i sił odpychających, mających swe źródło w ładunku elektrycznym cząstek. Nakładanie się obu rodzajów sił daje krzywą oddziaływań, wyjaśniającą zachowanie się cząstek koloidu podczas ich wzajemnego zbliżania się (rys.). Gdy układ 2 zbliżających się cząstek osiągnie minimum energetyczne

(punkt A) łączą się one i koloid ulega koagulacji o charakterze odwracalnym. Gdy układ taki przezwycięży barierę potencjału (przewaga sił odpychających, punkt B) i znajdzie się w kolejnym głębokim minimum energetycznym (punkt C), następuje koagulacja nieodwracalna.

Krzywa oddziaływań dla układu dwóch cząstek koloidalnych

Koloidy fazowe można otrzymać albo metodami dyspersyjnymi przez rozdrabnianie cząstek większych, co powoduje powiększanie powierzchni właściwej i w efekcie pojawienie się typowych dla k. właściwości, albo metodami kondensacyjnymi, polegającymi na wytworzeniu zalążków nukleacji i zahamowaniu ich wzrostu w granicach rozmiarów koloidowych. Koloidy cząsteczkowe i asocjacyjne powstają samorzutnie podczas rozpuszczania odpowiednich związków wielkocząsteczkowych, m.in. protoplazma w komórkach, krew, mleka, mgła i są wytwarzane w przemyśle (farby, lakiery, kleje, itp.).

       Nazwę koloidy (łac. Colla ‘guma’) wprowadził w 1861r. Thomas Graham, który przyjmował, że ciała stałe dzielą się na krystaloidy, czyli ciała krystaliczne tworzące po rozpuszczeniu roztwory jednorodne, dyfundujące przez błony półprzepuszczalne i koloidy – w stanie stałym ciała bezpostaciowe, po rozpuszczeniu tworzące roztwory, w których substancja rozpuszczona nie dyfunduje przez błony półprzepuszczalne. Obecnie wiadomo, że koloidy można otrzymać także z substancji krystalicznych, a związki wielkocząsteczkowe mogą w stanie stałym tworzyć struktury krystaliczne.

Podział koloidów w zależności od stanu skupienia fazy rozpraszającej i fazy rozproszonej