Koloidy nazývame také sústavy, kde jedna látka sa vyskytuje v malých čiastočkách (koloidné častice) a kde sú tieto čiastočky tieto čiastočky rozptýlené v druhej látke. Táto zmes tvorí koloidný systém (koloidný roztok). Koloidné systémy sú fyzikálne a chemicky heterogénne zmesi. Ide o disperzné systémy, zvyčajne dvojzložkové, so vzhľadom fyzikálne homogénnych systémov, aj keď v skutočnosti obe zložky nie sú navzájom molekulárne zmiešané.
Pojem „koloidný“ označuje rádovo veľké častice dispergované v určitom médiu, ktoré má rozmer priemeru približne medzi 1 a 100 nm. Spodná hranica veľkosti koloidnej častice je teda 1 nm, horná hranica je 100 nm. Hrúbka medzifaciálneho povrchu je asi 0,5-2 nm, preto musí mať koloidná častica aspoň dvojnásobok hrúbky povrchovej vrstvy. Je to systém obsahujúci disperzné médium a dispergovanú látku. Dispergovaná (disperzná) fáza je prítomná v malom množstve v porovnaní s množstvom druhej fázy, ktorá tvorí spojité disperzné médium. Kontinuálna fáza (napr. rozpúšťadlo) sa nazýva disperzné médium. Dispergovaná fáza je tvorená druhou zložkou.
Typy koloidných systémov podľa fáz
Jedným z hľadísk je klasifikácia podľa fázy (skupenstva) dispergované látky a prostredie, v ktorom je látka disperzná. Plyn disperzný v kvapaline tvorí penu, plyn disperzný v tuhej látke tvorí tuhú penu, kvapalina disperzná v plyne tvorí aerosol, kvapalina disperzná v inej kvapaline tvorí emulziu, kvapalina disperzná v tuhej látke tvorí gél, pevná látka disperzná v plyne tvorí tuhý aerosol, pevná látka disperzná v kvapaline tvorí sol, pevná látka rozptýlená v inej pevnej látke tvorí pevný sol.
- Emulzie - koloidné systémy, v ktorých sú disperzné médium aj dispergovaná látka v kvapalnom stave. Kvapaliny sa navzájom nemiešajú, ale jedna je rozptýlená v druhej vo forme drobných kvapôčok.
- Aerosóly sa získavajú dispergovaním tuhej látky (dym) alebo kvapaliny (hmly) v plyne. Dym je výsledkom fragmentácie pevných látok v plyne, tiež ako výsledok chemickej reakcie. Hmly sú výsledkom kondenzácie kvapalín v presýtených parách.
- Peny sa získavajú dispergovaním plynnej látky v kvapaline. Častice plynu sú oddelené tenkými vrstvami kvapaliny, ktoré tvoria penovú kostru.
Štruktúra a stabilita koloidov
Mnohé látky možno previesť do stavu koloidnej fragmentácie použitím vhodného disperzného média, teploty a pracovnej techniky. Môže sa získať v procese disperzie (fragmentácie) makroskopických systémov alebo v procese kondenzácie atómov, iónov alebo molekúl do agregátov (agregovaných častíc) špecifických veľkostí. Disperzné metódy: mechanické mletie (mletie), elektrická disperzia, ultrazvuková atomizácia, tepelná atomizácia, koloidné rozpúšťanie, peptizačný proces. Výber metódy závisí od stavu agregácie dispergačného média a dispergovanej látky.
Pri kondenzačných procesoch sa atómy, ióny alebo častice formujú do agregátov väčších rozmerov. Kondenzácia v roztokoch je spojená s priebehom chemických reakcií alebo so špecifickým fyzikálnym javom, pričom ide zvyčajne o metódy spočívajúce v znižovaní rozpustnosti, redukcii, oxidácii, výmenných reakciách, polymerizácii, hydrolýze. Príkladom je redukčná reakcia roztokov solí ušľachtilých kovov, pri ktorej sa získajú hydrosóly týchto kovov. Redukčnými činidlami môžu byť peroxid vodíka, formaldehyd, hydrazín a železité soli. Hydrazoly zlata, striebra a platiny sa získali chemickou redukciou. Oddelené atómy kovov sa spájajú do zhlukov atómov s koloidnou veľkosťou.
Prečítajte si tiež: Bezpečnosť pri používaní koloidného striebra
Koloidná a gravitačná stabilita
Možno rozlíšiť dve kategórie stability: koloidnú stabilitu a gravitačnú stabilitu. 1. Koloidná stabilita sa týka zmeny veľkosti častíc (napr. agregácie alebo aglomerácie). Ak častice nepodliehajú zmenám veľkosti, disperzia sa považuje za koloidne stabilnú. Van der Waals a elektrostatické interakcie (klasická teória Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO)). Stérické interakcie.
2. Gravitačná stabilita sa týka schopnosti častíc odolávať migrácii častíc (napr. sedimentácii alebo krémovaniu) a závisí hlavne od reologických vlastností koloidnej disperzie, ako je viskozita a hustota spojitej fázy, veľkosť a hustota častice. Pre zriedené koloidné častice v newtonovskej tekutine možno tento migračný jav opísať Stokesovým zákonom.
Jednou zo základných podmienok stabilizácie väčšiny koloidných systémov je elektrický náboj častíc dispergovanej fázy. V dôsledku takéhoto usporiadania iónov a dipólov vzniká na rozhraní medzi koloidnou časticou a disperzným prostredím potenciálny rozdiel.
Povrchovo aktívne látky a micely
Koloidné povrchovo aktívne látky - povrchovo aktívne látky, ktorých difilné molekuly pri dosiahnutí kritickej micelárnej koncentrácie spontánne vytvárajú agregáty (micely) koloidných rozmerov. Tvar a veľkosť týchto agregátov závisí od geometrie molekúl povrchovo aktívnej látky, jej koncentrácie, od teploty, pH a iónovej sily. Vo vodnom prostredí vznikajú sférické micely s polárnymi hydrofilnými časťami molekúl na povrchu a s nepolárnymi hydrofóbnymi reťazcami smerujúcimi dovnútra. V nepolárnych rozpúšťadlách sa tvoria reverzné sférické micely s polárnymi časťami molekúl v strede a s hydrofóbnymi reťazcami na povrchu. Niekedy sa tvoria aj valcovité (cylindrické) alebo laminárne micely, agregáty so štruktúrou lipozómov a i. Disperzné sústavy s koloidnými povrchovo aktívnymi látkami, označované ako micelárne koloidy, tvoria prechod medzi fázovými a molekulovými koloidmi.
Vlastnosti pasívnych koloidných častíc
Koloidné častice sú obsiahnuté medzi systémami s molekulárnou fragmentáciou (napr. roztoky) alebo mechanickou fragmentáciou (suspenzie). Dispergovaná aj dispergujúca fáza môžu existovať v akomkoľvek stave agregácie. Častice dispergovanej látky majú rovnaký tvar (napr. v prípade disperzie síry vo vode majú koloidné častice rovnakú vnútornú štruktúru ako keď je pevná látka samotná, nerozptýlená). Koloidné častice sú zvyčajne veľmi malé a nie sú viditeľné voľným okom a neusadzujú sa.
Prečítajte si tiež: Výhody Koloidných Minerálov
V prípade koloidného striebra sú častice suspendované vo vode; nie sú viditeľné voľným okom a neusadzujú sa. Po odparení vody môžu niektoré formy striebra vytvoriť film oxidu alebo kovového striebra, ktorý si ponecháva antibakteriálne vlastnosti.
Koloidné striebro: ióny vs. nanočastice
Iónové striebro nie je koloidné striebro, je to vlastne rozpustené striebro. Ión striebra je taký atóm striebra, ktorému chýba jeden elektrón. Počet a umiestnenie elektrónov určujú fyzikálne vlastnosti látok. Napríklad, kovové striebro je vo vode nerozpustné ale iónové striebro môže existovať, len keď je rozpustené vo vode. Ióny striebra v roztoku nemôžu existovať bez vody, teda keď sa vody vyparí, ióny striebra (katióny) sa musia spájať s prítomnými aniónmi a vytvoriť zlúčeninu.
Prevládajúce anióny prítomné v roztokoch s koloidným striebrom sú hydroxidy a uhličitany. Vytvorené zlúčeniny sú teda hydroxid strieborný a uhličitan strieborný. Hydroxid strieborný je nestabilný a rozkladá sa na oxid strieborný a vodík. Uhličitan strieborný sa rozkladá na oxid strieborný a oxid uhličitý. Tento proces začína jedným iónom striebra, ktorý je nútený sa spojiť s aniónom, aby vytvoril jednu molekulu zlúčeniny. Táto molekula nemá žiadny náboj a nepôsobia na ňu odpudivé sily. Neprítomnosť odpudivých síl zapríčiní, že molekuly sa priťahujú pôsobením van der Waalsových síl, čo spôsobí, že sa molekuly zoskupujú a vytvárajú malá častice zlúčeniny. Veľkosť výsledných častíc je limitovaná zníženou pohyblivosťou molekúl po odparení vody. To, čo zostáva, sú častice oxidu strieborného o veľkosti 1-3 nanometrov.
Povrchová aktivita a antibakteriálne vlastnosti
Keď sa roztok iónového striebra aplikuje lokálne (napr. na kožu), voda sa vyparí v priebehu niekoľkých minút a vytvorí sa film oxidu strieborného. Keď sa voda odparí z produktu MesoSilver, častice o veľkosti nanometrov vytvoria tenký film čistého kovového striebra na povrchu miesta, kde bol MesoSilver nanesený. Častice kovového striebra si ponechávajú svoje antibakteriálne vlastnosti a teda chránia daný povrch proti rastu baktérií. To je veľmi dôležité pre dezinfekčné použitie, pretože antibakteriálne pôsobenie ostáva aj po odparení vody a poskytuje tak ochranu postihnutého miesta.
Použitie koloidných častíc v praxi
- V medicíne: koloidné formy ušľachtilých kovov boli v minulosti používané pre svoje antimikrobiálne vlastnosti, pred nástupom moderných antibiotík. Iba lokálne aplikované koloidné striebro sa používa ako antiseptikum na rany a je súčasťou pokročilých obväzov na hojenie rán.
- V kozmetike: používajú sa najčastejšie na pokožku alebo do ústnej dutiny; mnoho výrobkov má označenie „na vonkajšie použitie“ kvôli reguláciám a otázkam bezpečnosti pri vnútornom použití.
- V priemysle a dezinfekcii: častice kovového striebra si zachovávajú antibakteriálne vlastnosti aj po odparení vody, preto sú užitočné pri dezinfekčných aplikáciách a ochraně povrchov.
- V biologických a technologických procesoch: micelárne koloidy zohrávajú dôležitú úlohu v mnohých biologických procesoch, napr. pri tvorbe bunkových membrán, trávení tukov a pod.
Obsah striebra v produkte MesoSilver je tvorený obvykle 80% nano-časticami a 20% iónmi. Celková koncentrácia striebra je 20 ppm. Množstvo striebra vo forme nano-častíc je mimoriadne vysoké v porovnaní s inými komerčne ponúkanými produktmi koloidného striebra. V Colloidal Science Laboratory vykonali merania stoviek vzoriek produktov.
Prečítajte si tiež: Výroba koloidného striebra
Bezpečnosť a obmedzenia použitia
Použitie, jeho vnútorné použitie už prináša určité riziká. Doplnok stravy už dlho zakázané. O jeho bezpečnosť pri vnútornom používaní panujú obavy a regulácie. Preto na obale nájdeš „na vonkajšie použitie“. Alergické reakcie na striebro sú zriedkavé, ale môžu sa vyskytnúť. Nezvratné zafarbenie kože - argýria - je problém pri dlhodobom alebo nevhodnom vnútornom používaní striebra, ktoré môže viesť k nezvratnému zmodraniu pokožky.
Výrobcovia musia dbať na označovania a tvrdenia o účinkoch svojich výrobkov. Problémy súvisiace s označovaním, tvrdeniami a bezpečnosťou vedú k skúmaniam a diskusiám a často k reguláciám, ktoré obmedzujú vnútorné použitie a predaj niektorých foriem striebra ako doplnku stravy.
Výroba koloidného striebra na liter **Od chemika**
Tabuľka: Prehľad kľúčových parametrov koloidných častíc
| Parameter | Rozsah / príklad |
|---|---|
| Veľkosť častíc | 1-100 nm (koloidná hranica) |
| Hrúbka povrchovej vrstvy | 0,5-2 nm |
| Typy systémov | Emulzia, aerosol, pena, sol, gél |
| Stabilita | Koloidná (agregácia) / gravitačná (sedimentácia) |
| Príklady použitia | Medycína, kozmetika, dezinfekcia, obväzy |
Praktické odporúčania
- Pri používaní koloidných produktov, najmä tých obsahujúcich striebro, dbať na označenie výrobcu a odporúčania („na vonkajšie použitie“ vs. vnútorné podávanie).
- Vyhľadať lekárske poradenstvo pri liečbe rán alebo kožných ochorení pred aplikáciou nových koloidných prípravkov.
- Sledovať stabilitu disperzie - koloidná stabilita a gravitačná stabilita ovplyvňujú účinnosť a trvanlivosť výrobku.
Ak chceš vedieť, čím sa líši napríklad koloidné striebro od iónového, pozri si dostupné odborné materiály a merania, ktoré demonštrujú rozdiely v zložení, mechanizme účinku a bezpečnostných aspektoch. Jednoducho: majú svoje miesto - v závislosti od formy, aplikácie a dodržania bezpečnostných odporúčaní.