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コロイド

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コロイドとは

コロイドとは、「直径が10ー9から10ー7m程度の大きさの粒子」のことだ。

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また、コロイドが均一に混ざった溶液をコロイド溶液、コロイド溶媒中に入っているコロイド粒子を分散質、コロイド粒子を分散している(溶かしている)物質を分散媒、分散質と分散媒を合わせて分散系ということも覚えておこう。

コロイドの分類

コロイドは、「構造」「水との親和性」「表面電荷」「分散媒」「流動性」などにより細かく分類することができる。
1つ1つ見ていくことにしよう。

構造による分類

  

構造
分子コロイド 1つの巨大分子がコロイドとして存在 高分子(タンパク質・デンプンなど)
会合コロイド
(ミセルコロイド)
小さな分子が多数組み合わさることで形成 セッケン・FeCl3
分散コロイド 分散法で作られたもの 無機物(硫黄・水酸化鉄など)

分子コロイドは、とても大きな分子がそれ1つでコロイド粒子として存在するもので、分子量の大きいタンパク質やデンプンなどが例として挙げられる。
会合コロイドは、小さな分子が多数組み合わさることで形成されるもので、セッケンやFeCl3などがこれにあたる。

水との親和性による分類

  

親和性
親水コロイド 大きい 有機物(タンパク質・デンプンなど)
疎水コロイド 小さい 無機物(硫黄・水酸化鉄など)

親水コロイドとは、水との親和性が大きいコロイドのことで、タンパク質やデンプンなどの有機物がこれにあたる。
疎水コロイドとは、水との親和性が小さいコロイドのことで、硫黄や水酸化鉄などの無機物が例として挙げられる。

疎水コロイドに親水コロイドを加えると、疎水コロイドが親水コロイドに取り込まれ、結果として凝析が起こりにくくなる。(凝析について詳しいことは「凝析と塩析」を参照)

このような作用を「保護作用」といい、疎水コロイドを取り囲んでいる親水コロイドを「保護コロイド」という。

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表面電荷による分類

  

電荷
正コロイド プラス タンパク質・水酸化鉄・水酸化アルミニウムなど
負コロイド マイナス デンプン・硫黄・粘度など

正の電荷を帯びているコロイドを正コロイド、負の電荷を帯びているコロイドを負コロイドという。

コロイド溶液に電圧をかけると、正コロイドが負極に、負コロイドが正極に引き寄せられる。

この現象を「電気泳動」という。

流動性による分類

  

名称 流動性 状態
ゾル 高い 液体
ゲル 低い 半固体
キセロゲル 極めて低い 固体

流動性をもつ液体状のコロイドをゾル、半固体状のコロイドをゲル、ゲルを乾燥した固体上のコロイドをキセロゲルという。

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コロイドの製法

コロイドの代表的な製法として「凝集法」というものがある。
この製法について、次のSTEPを使って説明していこう。

凝集法は、「コロイド溶液の調製」と「透析」の2段階で行われる。
今回は、例として「水酸化鉄Fe(OH)3のコロイド溶液の調製」を使っていこう。

【STEP1】

「コロイド溶液を調製する。」

沸騰した水に塩化鉄FeCl3を加えると、次のような反応が起こる。

これにより、赤褐色のFe(OH)3のコロイド溶液を得ることができる。

【STEP2】

「透析により、不純物を取り除く。」

STEP1で調製したコロイド溶液には、Fe(OH)3以外の生成物(HCl)から電離したHやClが含まれているため、「透析」という操作を行いそれらの不純物を取り除く。(透析の操作に関しては下を参照)

「透析の仕組み」

半透膜(セロハンなど)は、分子やイオンなどの細かい物質は通すけど、コロイドのように大きな粒子は通すことができない。

この性質を利用して、不純物としてイオンを含むコロイド溶液からそれを取り除くことができる。

まず、不純物を含むコロイド溶液を半透膜でできた袋にいれ、純水に浸す。

すると、不純物であるイオンは半透膜を通って袋から出ていき、純粋なコロイド粒子だけが袋の中に残る。

不純物とコロイドを分離することができたね!

凝析と塩析

凝析と塩析は、「正コロイドと負コロイドの相互作用」が関係した性質だ。

詳しくは「凝析と塩析」のページを確認しよう。

チンダル現象とブラウン運動

チンダル現象とブラウン運動は、「コロイド粒子の大きさ」が関係した性質だ。

詳しくは「チンダル現象とブラウン運動」のページを確認しよう。

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