കൊളോയിഡ്

കൊളോയിഡ് എന്നാൽ മറ്റൊരു പദാർഥത്തിൽ വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ട് മുങ്ങിക്കിടക്കുന്ന സൂക്ഷ്മകണങ്ങൾ ചെർന്ന വസ്തു. ചിലസമയത്ത് വിത്രണം ചെയ്യപ്പെട്ട വസ്തുക്കളുടെ തരികളേയും കൊളോയിഡ് എന്നു വിവക്ഷിക്കുന്നു.

ശ്ലേഷ്മലം

Milk is an emulsified colloid of liquid butterfat globules dispersed within a water-based solution.

ലായനിയിലെ ലായകവും ലേയവും പോലെ ഒരേ പോലെ ചേർന്നല്ല കൊളോയിഡിൽ കിടക്കുന്നത്. ഒരു കൊളോയിഡിൽ സംയുക്തത്തിൽ തരികൾ പെട്ടെന്ന് അടിയുന്നില്ല

ഇത്തരം വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ട തരികൾക്ക് 1 മുതൽ 1000 നാനോമീറ്റർ വരെ വ്യാസം ഉണ്ടായിരിക്കും. ഒരു പ്രകാശ സൂക്ഷ്മദർശിനിയിൽ ഇത്തരം തരികൾ വളരെ നന്നായി കാണാനാകും. എന്നാൽ, ഇതിലും താഴെ വലിപ്പമുള്ളവയെ (ആരം <250 nm നു താഴെയുള്ളവ) അതിസൂക്ഷ്മദർശിനിയോ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പോ ഉപയൊഗിച്ചേ കാണാനാകൂ. കൊലോയിഡുകളെപ്പറ്റി പഠിക്കുന്നതിന് interface and colloid science ഉപയുക്തമാണ്. സ്കോട്ലാൻഡിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന തോമസ് ഗ്രഹാം 1861ൽ ആയിരുന്നു ഇത്തരം കൊളോയിഗ്ഗഡിനെപ്പറ്റിയുള്ള പഠനം നടത്തിയത്. ചില കൊളോയിഡുകൾ ടിൻഡാൽ എഫ്ഫെൿറ്റ് കാരണം അർദ്ധതാര്യമാണ്. ഇതിനു കാരണം അതിലെ തരികളിൽ പ്രകാശം തട്ടി ചിതറുന്നതാണ്.

തരം തിരിക്കൽ

കൊളോയിഡിൽ അടങ്ങിയ തരികൾ വളരെച്ചെറുതായതിനാലും അവയെ ചിലപ്പോൾ ലായനികളായി ധരിച്ചുവരുന്നു. അവയെ വേർതിരിച്ചു കാണാൻ അവയുടെ ഭൗതിക രാസിക ഗുണങ്ങളും ചലനരീതികളും ആണ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയിരിക്കുന്നത്. ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു കൊളോയിഡ് ഒരു ദ്രാവകത്തിൽ ഒരു ഖരവസ്തു വിതരണം ചെയ്തുകിടക്കുകയാണെങ്കിൽ ഒരു നേർത്ത സ്തരത്തിലൂടെ വൃതിവ്യാപനം ചെയ്യിക്കാൻ ശ്രമിച്ചാൽ അതിലെ ഖരതരികൾ സ്തരത്തിലൂടെ കടന്നുപൊകില്ല. യഥാർഥ ലായനിയാണെങ്കിൽ അതിലെ ലയിച്ച തരികളും അയോണുകളും ഈ പാളിയിലൂടെ കടന്നുപോയേനെ. കാരണം കൊളോയിഡൽ തരികൾക്ക് അവയുടെ വലിപ്പത്തേക്കാൾ ചെറിയ ദ്വാരങ്ങളുള്ള പാളിയിലൂടെ കടന്നുപോകാൻ കഴിയില്ല. അരിക്കൽ ശക്തികൂടിയ അതിസൂക്ഷ്മ സുഷിരങ്ങളുള്ള സ്തരത്തിലൂടെ പുറത്തുവരുന്ന കൊളോയിഡൽ ദ്രാവകത്തിൽ വളരെക്കുറവു ഗാഢതമാത്രമേ ഉണ്ടാവൂ. യഥാർഥത്തിൽ ലയിച്ച ലായനിയിലെ അളന്ന ഗാഢത കൊളോയിഡൽ തരികളിൽനിന്നും അവയെ വേർതിരിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ച പരീക്ഷണസാഹചര്യത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇത് Al, Eu, Am, Cm, ജൈവവസ്തുക്കൾ എന്നിവയുടെ ലയനത്തെപ്പറ്റിയുള്ള പഠനത്തിൽ പ്രധാനമാണ്. കൊളോയിഡുകളെ താഴെപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ തരംതിരിച്ചിരിക്കുന്നു:

Medium/phase		Dispersed phase
		വാതകം	ദ്രാവകം	ഖരം
വിതരണം മാധ്യമം	വാതകം	None എല്ലാ വാതകങ്ങളും miscible ആയതിനാൽ കൊളോയിഡ് ആകുന്നില്ല	ദ്രാവകം എയറോസോൾ ഉദാഹരണങ്ങൾ: fog, മുടിക്കുള്ള സ്പ്രേs	ഖര എയറോസോൾ ഉദാഹരണങ്ങൾ: പുക, മഞ്ഞുമേഘം, atmospheric particulate matter
	Liquid	പത ഉദാഹരണം: പതച്ച ക്രീം, ഷേവിങ് ക്രീം	എമൽഷൻ ഉദാഹരണങ്ങൾ: പാൽ, mayonnaise, ഹാൻഡ് വാഷ്	Sol ഉദാഹരണങ്ങൾ: നിറമുള്ള മഷി, രക്തം
	ഖരം	ഖരപത ഉദാഹരണങ്ങൾ: എയറോജെൽ, സ്റ്റൈറോഫോം, pumice	ജെൽ ഉദാഹരണങ്ങൾ: അഗാർ, ജെലാറ്റിൻ, jelly	Solid sol ഉദാഹരണങ്ങൾ: ക്രാൻബറി ഗ്ലാസ്

ജലകൊളോയിഡുകൾ

ജലത്തിൽ വിതരണംചെയ്തുകിടക്കുന്ന ജലാദേശമുള്ള പോളിമറുകൾ തരികളായുള്ള കൊളോയിഡുകൾ ആണിവ. ജലത്തിൽ വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്ന കൊളോയിഡ് തരികൾ ഒരു ഹൈഡ്രോകൊളോയിഡിൽ കാണപ്പെടുന്നു.

തരികൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം

താഴെപ്പറയുന്ന ശക്തികൾ കൊളോയിഡ് തരികളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു.

• ബഹിഷ്ക്കരണ വ്യാപ്ത വികർഷണം: കട്ടിയുള്ള തരികൾ പരസ്പരം ഓവർലാപ്പു ചെയ്യാനുള്ള സാദ്ധ്യതയില്ലായ്മ.
• സ്ഥിത വൈദ്യുത പ്രതിപ്രവർത്തനം: കൊളോയിഡൽ തരികൾ പലപ്പോഴും ഒരു വൈദ്യുതചാർജ്ജ് വഹിക്കുന്നുണ്ട്. ആയതിനാൽ അവ തമ്മിൽ ആകർഷിക്കുകയും, വികർഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുണ്ട്.
• വാൻ ഡെർ വാൽസ് ശക്തികൾ: രണ്ട് ഡൈപ്പോളുകൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ഒന്നുകിൽ സ്ഥിരമോ അല്ലെങ്കിൽ പ്രേരണാത്മകമോ ആവാം.
• എൻട്രോപ്പിക് ശക്തികൾ: താപഗതികത്തിന്റെ രണ്ടാം നിയമമനുസരിച്ച് ഒരു എൻട്രോപ്പി പരമാവധിയിലേക്ക് എത്തുന്നതിനനുസരിച്ച് ഒരു വ്യവസ്ഥ പുരോഗമിക്കുന്നു.
• സ്റ്റീറിക് ബലങ്ങൾ:

നിർമ്മാണം

കൊളോയിഡുകൾ നിർമ്മിക്കൻ രണ്ട് പ്രധാന വഴികളുണ്ട്:

• കൊളോയിഡിലെ തരികളുടെ വലിപ്പത്തിലേക്ക് വലിയതരികളേയോ, തുള്ളികളേയോ വിതരണം ചെയ്യുക. ഇതിനായി പൊടിക്കുക, സ്പ്രേ ചെയ്യുക, കുലുക്കുക, യോജിപ്പിക്കുക തുടങ്ങിയ പല സങ്കേതങ്ങളും ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.
• വളരെച്ചെറിയ തന്മാത്രകളെ സാന്ദ്രീകരിക്കുകയോ, ഘനീഭവിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യുക. അതിനായി സാന്ദ്രീകരണം, കണ്ടെൻസേഷൻ, റിഡോക്സ് റിയാക്ഷൻ എന്നീ സങ്കേതങ്ങളുപയോഗിക്കുന്നു.

സ്റ്റെബിലൈസേഷൻ (പെപ്റ്റിസേഷൻ)

Examples of a stable and of an unstable colloidal dispersion.

ഒരു കൊളോയിഡൽ വ്യവസ്ഥയുടെ സന്തുലനം അതിലടങ്ങിയ തരികൾ സന്തുലനാവസ്ഥയിൽ ആയിരിക്കുന്ന അവസ്ഥയാണ്.

ഡീസ്റ്റെബിലൈസേഷൻ (ഫ്ലോക്കുലേഷൻ)

സ്ഥിരത നിരീക്ഷണം

ആറ്റങ്ങൾക്കുള്ള മാതൃകാ സംവിധാനം

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ കൊളോയിഡുകൾ ആറ്റങ്ങൾക്ക് ഒരു മാതൃകാ സംവിധാനമാണ്. മൈക്രോമീറ്റർ സ്കയിലിലുള്ള കൊളോയിഡൽ തരികൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ സങ്കേതങ്ങൾ കൊണ്ട് വളരെ എളുപ്പം കാണാനാകും. പദാർഥത്തിന്റെ ഘടനയും സ്വഭാവവും

ക്രിസ്റ്റലുകൾ

കണങ്ങളുടെ നന്നായി ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ട രൂപമാണ് കൊളോയിഡൽ ക്രിസ്റ്റലുകൾ. ചില രത്നങ്ങൾ ഈ രീതിയിൽ പ്രകൃതിയിൽ ഉണ്ടാകുന്നുണ്ട്.

ജീവശാസ്ത്രത്തിൽ കൊളോയിഡുകൾ

രാസഗ്നികളെപ്പറ്റിയുള്ള വിജ്ഞാനം വികസിക്കുന്നതിനു മുൻപ് കൊളോയിഡുകൾ രാസാഗ്നികളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കുവേണ്ട പ്രധാന ഘടകമാണെന്നാണ് കരുതിയിരുന്നത്.

പരിസ്ഥിതിയിൽ

പ്രകൃതിയിൽ ഉപരിതലജലത്തിലെ (കടൽജലം, തടാകങ്ങൾ, നദികൾ, ശുദ്ധജലസ്രോതസ്സുകൾ ) വിവിധ മാലിന്യങ്ങളെ വഹിച്ചുകൊണ്ടുപോകുന്നതിനുള്ള മാധ്യമമായി കൊളോയിഡ് സേവനം ചെയ്യുന്നുണ്ട്. ഇതുകൂടാതെ, ഭൂഗർഭജലം സുഷിരമുള്ള പാറകളിലൂടെ (ചുണ്ണാമ്പുകല്ലുകൾ, മണൽക്കല്ലുകൾ, ഗ്രാനൈറ്റ്) ഒഴുകുമ്പോഴും ഇങ്ങനെ മാലിന്യങ്ങളുടെ പ്രവാഹം കൊളോയിഡൽ സഹായത്താൽ നടക്കുന്നു. ഭാരമുള്ള ലോഹങ്ങൾ ഇത്തരം കൊളോയിഡുകളിൽ ചേർന്ന് ജലത്തിലൂടെ എളുപ്പം പ്രവഹിക്കുന്നു. വിവിധതരം കൊളോയിഡുകൾ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. അകാർബണിക കൊളോയിഡുകൾ (ചെളി തരികൾ, സിലിക്കേറ്റുകൾ, ഇയൺ ഓക്സിഹൈഡ്രോക്സൈഡുകൾ) കാർബണിക കൊളോയിഡുകൾ (ഹൂമിക് ആസിഡ്, എന്നിങ്ങനെ പലതരം. ഘനലോഹങ്ങൾ അവയുടെ ശുദ്ധമായ കൊളോയിഡുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അവയെ എയ്ജൻ കൊളോയിഡുകൾ എന്നു പറയുന്നു. അമേരിക്കയിലെ നെവാഡ ആണവപരീക്ഷണസ്ഥലത്തു നിന്നും പുറത്തു വന്ന പ്ലൂട്ടോണിയം കൊളോയിഡു വഴി ദൂരസ്ഥലങ്ങളിലെത്തപ്പെട്ടു. ശുദ്ധജലത്തിൽ കാണപ്പെടുന്ന ചെറു കാർബണിക കൊളോയിഡുകളെപ്പറ്റിയും അവ്യുടെ പ്രവർത്തനങ്ങളെപ്പറ്റിയും നമുക്ക് കുറച്ച് അറിവേ ഉള്ളൂ.

അവലംബം

കൂടുതൽ വായനയ്ക്ക്

Lyklema, J. Fundamentals of Interface and Colloid Science, Vol. 2, p. 3208, 1995

Hunter, R.J. Foundations of Colloid Science, Oxford University Press, 1989

Dukhin, S.S. & Derjaguin, B.V. Electrokinetic Phenomena, J. Wiley and Sons, 1974

Russel, W.B., Saville, D.A. and Schowalter, W.R. Colloidal Dispersions, Cambridge, 1989 Cambridge University Press

Kruyt, H.R. Colloid Science, Volume 1, Irreversible systems, Elsevier, 1959

Dukhin, A.S. and Goetz, P.J. Ultrasound for characterizing colloids, Elsevier, 2002

Rodil, Ma. Lourdes C., Chemistry The Central Science, 7th Ed. ISBN 0-13-533480-2

Pieranski, P., Colloidal Crystals, Contemp. Phys., Vol. 24, p. 25 (1983)

Sanders, J.V., Structure of Opal, Nature, Vol. 204, p. 1151, (1964);

Darragh, P.J., et al., Scientific American, Vol. 234, p. 84, (1976)

Luck, W. et al., Ber. Busenges Phys. Chem., Vol. 67, p. 84 (1963);

Hiltner, P.A. and Krieger, I.M., Diffraction of Light by Ordered Suspensions, J. Phys. Chem., Vol. 73, p. 2306 (1969)

Arora, A.K., Tata, B.V.R., Eds. Ordering & Phase Transitions in Charged Colloids Wiley, New York (1996)

Sood, A.K. in Solid State Physics, Eds. Ehrenreich, H., Turnbull, D., Vol. 45, p. 1 (1991)

Murray, C.A. and Grier, D.G., Colloidal Crystals, Amer. Scientist, Vol. 83, p. 238 (1995);

Video Microscopy of Monodisperse Colloidal Systems, Ann. Rev. Phys. Chem., Vol. 47, p. 421 (1996)

Tanaka, 1992, Phase Transition of Gel