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콜로이드란

수용액은 다양한 상태가 존재하고 있습니다.
그중에서도 우리가 흔히 볼 수 있는 수용액으로 식염수가 있습니다.

NaCl을 물에 녹이면 나트륨 이온 Na+와 염화물 이온 Cl-로 전리됩니다.
용액에 녹아있는 물질을 '용질', 용질을 녹이고 있는 액체를 '용매'라고 하는데 이때 용매인 물 H2O 분자와 용질인 나트륨 이온 Na+와 염화물 이온 Cl--의 크기는 매우 작습니다.

분자나 이온의 크기를 비교하면 거의 비슷하기 때문에 빛이 그대로 투과됩니다.
따라서 물에 녹은 소금은 보이지 않게 됩니다.
이러한 용액을 '진정한 용액'이라고 합니다.

용액은 '진정한 용액'만이 아닙니다.
예를 들면 전분이나 단백질 같은 수용액을 보면 용질의 크기가 크고 그 지름은 10-7m~10-9m 정도입니다.
이 정도 크기의 입자를 콜로이드 입자라고 하며, 콜로이드 입자가 분산된 상태를 콜로이드라고 합니다.

10-7m~10-9m라는 크기는 여과지는 통과할 수 있지만 셀로판 등의 반투막은 통과할 수 없는 크기입니다.
용질과 용매의 크기가 다름에 따라 '진정한 용액'과는 다른 성질을 보이게 됩니다.이때 콜로이드 입자를 분산시키고 있는 물질을 분산매, 분산되어 있는 콜로이드 입자를 분산질이라고 합니다 분산질이나 분산매에는 다양한 상태가 있으며, 그에 따라 다양한 콜로이드가 알려져 있습니다.

콜로이드는 그 유동성에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.위와 같이 다양한 콜로이드가 있지만 수험에서 많이 출제되는 것은 콜로이드 용액입니다.

전분 수용액처럼 유동성이 있는 콜로이드를 '졸'이라고 합니다. 특히 기체의 콜로이드를 에어로졸이라고 합니다.또 두부나 곤약처럼 유동성을 잃은 콜로이드를 '겔', 겔을 건조시켜 수분을 제외한 것을 '키셀로겔'이라고 합니다.겔은 졸을 냉각시켜 만듭니다. 크세로겔의 대표적으로는 건조제 등에 사용되는 실리카겔을 들 수 있습니다.

브라운 운동

브라운 운동은 용매 중에 부유하는 콜로이드 입자가 불규칙하게 운동하는 현상입니다.용매(수용액의 경우 물) 분자는 끊임없이 열운동을 하고 있습니다.열운동하는 분자는 서로 부딪히지만 콜로이드 용액의 경우 콜로이드 입자에도 불규칙하게 충돌합니다.이 분자의 충돌로 콜로이드 입자는 불규칙하게 운동하고 있는 것을 관측할 수 있습니다.

콜로이드 브라운 운동이 일어나는 구조

전기영동
콜로이드 입자에는 표면이 + 또는 -로 대전되어 있습니다.이 콜로이드 입자의 성질에 의해서 일어나는 현상이 바로 전기 영동입니다.U자관에 콜로이드 용액을 넣고 직류 전압을 가하면 콜로이드 입자 표면의 대전에 의해 그 반대 부호의 전극으로 콜로이드 입자가 이동합니다.

+에 대전되어 있는 콜로이드는 -의 전극으로, -에 대전되어 있는 콜로이드는 +의 전극으로 이동합니다.
콜로이드 용액에 색이 묻어 있을 때 이동한 콜로이드 입자에 의해 U시간 좌우에서 색의 농담이 생깁니다.

예를 들어 수산화철(Ⅲ)Fe(OH)3는 +의 전하를 갖는 콜로이드이기 때문에 -의 전극에 끌어당겨 음극측의 색이 짙어지고 양극측의 색이 옅어집니다.전기 영동에서 기억해 두고 싶은 것은 다음과 같은 콜로이드 입자입니다.

+의 전하를 가지는 콜로이드: 수산화철(Ⅲ)Fe(OH)3
-의 전하를 가진 콜로이드 : 점토, 황S의 콜로이드

투석
투석이란 콜로이드 용액에 불순물의 분자나 이온이 포함되어 있을 때 불순물을 제거하여 콜로이드 용액을 정제하는 조작입니다.앞서 언급했듯이 콜로이드 입자는 크기 때문에 반투막을 통과하지 않습니다이 특성을 이용하여 불순물의 분자와 이온을 제거합니다.

1.불순물이 들어있는 콜로이드 용액을 셀로판 막과 같은 반투막 봉지에 넣습니다.
2.이것을 유수 중에 담그면 불순물인 분자나 이온이 셀로판막 밖으로 나갑니다.
3.투석은 이러한 방식으로 콜로이드 입자를 분리하는 데 사용됩니다.

콜로이드의 분류

소수 콜로이드와 친수 콜로이드
콜로이드는 수화성에 따라 "소수 콜로이드"와 "친수 콜로이드"로 분류할 수 있습니다.둘은 물 분자와의 친화력이 크지만 작은지에 따라 분류됩니다.

소수 콜로이드
소수 콜로이드는 물 분자와의 친화성이 낮고 표면이 같은 전하이기 때문에 반발하면서 분산되어 있습니다.
소수 콜로이드는 앞서 소개한, 수산화철(III) Fe(OH) 3 나 점토, 유황 등의 무기 물질에 많습니다.소수 콜로이드 용액에 "소량의 전해질"을 첨가하면 전해질에서 전리된 양이온과 음이온이 생깁니다.그러면 콜로이드 표면의 전하와 반대 부호의 이온이 콜로이드에 끌려 콜로이드끼리 반발하는 힘을 약하게 합니다.


친수 콜로이드
친수성 콜로이드는 물과의 친화력이 높기 때문에 표면에 많은 물 분자를 끌어들이고 물에서 안정적입니다.
친수성 콜로이드는 전분과 단백질, 세켄과 같은 유기 화합물에 많습니다.친수 콜로이드의 용액에, 「다량의 전해질」을 첨가하면, 콜로이드를 둘러싸고 있는 수화수가, 전리한 양이온이나 음이온에 수화해 뽑아냅니다.콜로이드를 안정시키고 있던 수화수가 제외되고, 친수 콜로이드가 모여 침전합니다.

콜로이드의 구조별 분류
콜로이드 분자의 구조별 분류도 가능합니다.분자 콜로이드 · 회합 콜로이드 (미셀 콜로이드) · 분산 콜로이드입니다.전분과 단백질과 같은 고분자 화합물은 분자량이 매우 크고 분자 하나도 큽니다.이러한 큰 분자가 콜로이드인 것을 분자 콜로이드라고 합니다.분자 콜로이드는 친수성기를 가지고 있기 때문에 친수성을 가지고 있습니다.

회합 콜로이드는 작은 분자가 모여 (회합하여) 생긴 콜로이드입니다.세켄 등이 대표적이며 회의 콜로이드도 친수성을 가지고 있습니다.분산 콜로이드는 물에 녹지 않는 입자로 인한 콜로이드입니다.금이나 진흙, 수산화철(Ⅲ), 유황 등 무기 물질에 의한 콜로이드이기 때문에 소수성을 가지고 있습니다