Avainero misellien ja kolloidisten hiukkasten välillä on, että misellit muodostuvat tietyssä pitoisuudessa, kun taas kolloidisia hiukkasia muodostuu heti, kun liuenneet aineet lisätään liuottimeen.
Termit misellit ja kolloidipartikkelit tulevat analyyttisestä kemiasta, jossa käsitellään kolloideja. Misellit ovat myös eräänlaisia kolloidisia hiukkasia.
Mitä misellit ovat?
Misellit ovat kolloidisia hiukkasia, jotka muodostuvat pinta-aktiivisten aineiden molekyylien aggregaatteina. Nämä ovat dispergoituneet nestemäiseen väliaineeseen ja esiintyvät nestemäisinä kolloideina. Pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä on hydrofiiliset päät ja hydrofobiset hännät. Vesipitoisessa väliaineessa hydrofobisilla yksihäntärakenteilla on taipumus hylkiä vesimolekyylejä, kun taas hydrofiiliset päät pyrkivät houkuttelemaan vesimolekyylejä. Tämän seurauksena muodostuu aggregaatti siten, että hydrofiiliset päät ovat kosketuksissa liuottimen kanssa ja ympäröivät misellin sisällä olevia hydrofobisia pyrstöjä.
Kuva 01: Tyypillisen misellin rakenne
Micellit ovat muodoltaan pallomaisia. Lisäksi jotkut muut muodot, kuten ellipsoidit, sylinterimäiset rakenteet ja kaksoiskerrokset, ovat myös mahdollisia. Misellin muodon määräävät jotkut tekijät, kuten pinta-aktiivisen aineen molekyylin molekyyligeometria, pinta-aktiivisen aineen pitoisuus liuoksessa, lämpötila, pH ja ionivahvuus. Misellin muodostumisprosessia kutsutaan misellisaatioksi.
Lisäksi misellejä muodostuu, kun pinta-aktiivisen aineen pitoisuus on suurempi kuin liuoksen kriittinen misellipitoisuus. Lisäksi järjestelmän lämpötilan on oltava korkeampi kuin kriittinen misellilämpötila. Yleensä misellit muodostuvat spontaanisti entropian ja pinta-aktiivisen aineen ja liuotinseoksen entalpian välisen tasapainon vuoksi.
Mitä ovat kolloidihiukkaset?
Kolloidiset hiukkaset ovat hiukkasia, jotka ovat dispergoituneet suspensioon. Tämän tyyppistä suspensiota kutsutaan kolloidiseksi suspensioksi. Suspendoidut hiukkaset voivat olla joko liukenevia tai liukenemattomia hiukkasia. Kolloidilla on kaksi erottavaa aineen faasia: nestefaasi liuotin ja kiinteä faasi hiukkaset. Nestefaasia kutsutaan jatkuvaksi faasiksi ja kiinteää faasia kutsutaan dispergoituneeksi faasiksi, joka on dispergoitunut kaikkialle liuottimeen. Yleensä kolloidipartikkelit eivät laskeudu tai niiden laskeutuminen kestää hyvin kauan.
Kuva 02: Maidon kolloidihiukkaset ovat voirasvapalloja
Kolloidihiukkaset näkyvät helposti optisen mikroskoopin läpi. Jotkut kolloidit ovat läpinäkymättömiä, mutta jotkut ovat läpikuultavia. Läpinäkyvä luonto johtuu valonsironnasta johtuvasta Tyndall-efektistä. Kolloideja on useita erilaisia, riippuen nestefaasin ja dispergoituneen faasin tyypistä. Seuraavassa on joitain esimerkkejä.
- Jos liuotin on nestemäistä ja dispergoitu faasi kaasua, kutsumme tätä kolloidivaahdoksi. Kolloidiset hiukkaset ovat kaasumaisia aggregaatteja. Esim. kermavaahtoa.
- Jos liuotin on kiinteä ja dispergoitu faasi on kaasu, kutsumme sitä kiinteäksi vaahdoksi. Myös tässä kolloidiset hiukkaset ovat kaasumaisia aggregaatteja. Esim. aerogel.
- Jos liuotinfaasi on kaasu ja dispergoitu faasi on nestettä, kutsumme sitä nestemäiseksi aerosoliksi. Kolloidiset hiukkaset ovat nestemäisiä aggregaatteja. Esim. suihkeet.
- Jos liuotinfaasi on nestemäinen ja dispergoitu faasi on myös nestemäinen, kutsumme sitä emulsioksi. Esim. maitoa.
- Jos liuotinfaasi on kiinteä ja dispergoitu faasi nestemäinen, kutsumme sitä geeliksi. Kolloidiset hiukkaset ovat tässä nestemäisiä aggregaatteja. Esim. agar.
- Jos liuotinfaasi on kaasu ja dispergoitu faasi on kiinteä, kutsumme sitä kiinteäksi aerosoliksi. Esim. savu.
- Jos liuotinfaasi on nestemäinen ja dispergoitu faasi on kiinteä, kutsumme sitä "soliksi". Kolloidiset hiukkaset ovat tässä kiinteitä aggregaatteja. Esim. verta.
- Jos liuotinfaasi on kiinteä ja dispergoitu väliaine on myös kiinteä, kutsumme sitä kiinteäksi sooliksi. Kolloidiset hiukkaset ovat tässä kiinteitä aggregaatteja. Esim. karpalo lasi.
Mitä eroa miselleillä ja kolloidihiukkasilla on?
Micellit ovat myös eräänlaisia kolloidisia hiukkasia. Keskeinen ero misellien ja kolloidisten hiukkasten välillä on, että misellit muodostuvat tietyssä pitoisuudessa, kun taas kolloidisia hiukkasia muodostuu heti, kun liuenneet aineet lisätään liuottimeen. Lisäksi misellit muodostuvat hydrofiilisten ja hydrofobisten vaikutusten vuoksi, kun taas kolloidisia hiukkasia muodostuu liuoksen liukenemattomuuden tai kyllästymisen vuoksi.
Lisäksi misellien koko voi vaihdella välillä 2-20 nanometriä, kun taas kolloidisten hiukkasten koko voi vaihdella välillä 1-1000 nanometriä.
Alla taulukossa on enemmän vertailuja, jotka liittyvät misellien ja kolloidisten hiukkasten väliseen eroon.
Yhteenveto – Misellit vs. kolloidihiukkaset
Termit misellit ja kolloidipartikkelit tulevat analyyttisestä kemiasta, jossa käsitellään kolloideja. Misellit ovat myös eräänlaisia kolloidisia hiukkasia. Keskeinen ero misellien ja kolloidisten hiukkasten välillä on, että misellit muodostuvat tietyssä pitoisuudessa, kun taas kolloidisia hiukkasia muodostuu heti, kun liuenneet aineet lisätään liuottimeen.
