コロイド（例・種類・大きさ・透析・電気泳動など）

はじめに

【プロ講師解説】このページでは『コロイド（例・種類・大きさ・透析・電気泳動など）』について解説しています。

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をコロイドという。
• コロイドが均一に混ざった溶液をコロイド溶液、コロイド溶液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。

コロイドの分類

• コロイドは「構造」「水との親和性」「表面電荷」「流動性」などにより、細かく分類することができる。

構造による分類

• 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を分子コロイドという。例としてタンパク質やデンプンなどが挙げられる。
• 小さな分子が多数組み合わさることで形成されるコロイドを会合コロイドという。例としてセッケンやFeCl₃などが挙げられる。
• 分散法でつくられるコロイドを分散コロイドという。例として硫黄や水酸化鉄などが挙げられる。

水との親和性による分類

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

保護コロイド

• 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。

参考：凝析と塩析

• 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。

表面電荷による分類

• 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。

コロイドの電気泳動

• 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。

• この現象をコロイドの電気泳動という。

流動性による分類

• 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状のコロイドをキセロゲルという。

コロイドの製法

• コロイドの代表的な製法として凝集法がある。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」を使って解説する。

STEP

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。

\[ \mathrm{FeCl_{3} + 3H_{2}O → \textcolor{#B40404}{ Fe(OH)_{3} } + 3HCl} \]

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。

STEP

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^ー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。
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が、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入れ、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できた）

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である。

参考：凝析と塩析

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である。

参考：ブラウン運動とチンダル現象