コロイド

I

プロローグ

ある媒質に、微粒子や分子が分散している状態を、コロイド状態という。粒子が小さいので、重力の影響をほとんどうけず、粒子はいつまでも均一に分散している。

II

コロイド状態

固体、液体、気体のどれもが、媒質および分散粒子としてコロイド状態を生ずることが可能であるが、媒質と分散粒子がともに気体であるコロイド状態は知られていない。媒質が気体のエーロゾルというコロイド状態には、分散粒子が固体のタバコの煙や、分散粒子が液体の霧がある。

乳濁液(エマルション)は、液体中にほかの液体が分散しているコロイド状態で、水中に小さな油滴が分散している例が、マヨネーズである。サスペンション、つまり懸濁液とよばれるゾルは、液体中に固体が分散しているコロイド状態で、油性の媒質中に固体の色素粒子が分散しているペンキがその例である。ゲルはゾルのひとつの状態で、分散粒子が緩やかではあるが、安定な3次元空間構造をもってならび、流動性はないが弾力性をもっている。ゼリーがその例である。

コロイド状態で分散粒子が均一に分散しつづけるのは、媒質分子がたえず分散粒子に不規則に衝突しているため、つまりブラウン運動によっている。逆にいえば分散粒子はそのくらいに小さいといえる。しかし、高速遠心分離機(→ 遠心分離機)などによって、ひじょうに大きな重力をかけると、コロイド状態がこわれて分散粒子を沈殿させることができる。

III

コロイドの調製

工業的に液体を媒質としたコロイドを調製するには、分散粒子が固体の場合には、粉砕機で徹底的に小さくしたり、液体の場合には、両液体を乳化機ではげしくまぜあわせる。コロイド状態をたもつために乳化剤として湿潤剤をくわえることもある。

液状のコロイド粒子に直流電圧をかけると、プラスに荷電した粒子は陰極へ、マイナスに荷電した粒子は陽極へ移動する。この現象を電気泳動という。1937年にスウェーデンの生化学者ティセリウスが開発した電気泳動装置は、タンパク質や血清の研究、血清の異常をひきおこす病気の診断、その原因追求に使用されている。

IV

透過性

コロイド粒子は、ふつうの濾紙(ろし)を通過してしまうが、透析膜のような半透膜のきわめて小さな穴は通過できない。これはコロイド粒子の大きさのためである。濾紙を通過してしまうコロイド粒子は、濾紙をもちいた濾過では精製できない。そのため、コロイド粒子の精製には透析法がもちいられる。つまり、コロイド液を半透膜の袋にいれ、これを純粋な水の中におく。コロイド液中にとけている小さな不純物も、半透膜をどんどん通過するわけではないが、時間をかければ徐々に半透膜の穴を通過して拡散してゆく。しかし、コロイド粒子はその中にとじこめられたままのこり、精製できる。透析をじゅうぶんにおこなうとコロイド状態がやぶれてコロイド粒子が沈殿してくることがしばしばおこる。これはコロイド状態として安定しているためには、電解質の存在によってコロイド粒子の電荷が特定の状況にある必要があること、つまり、個々のコロイド粒子自体の電荷がその安定性に一役かっている場合があることをしめしている。