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교질

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목차

1. 개요

교질은 용매와 용질의 상태에 따라 분류되며, 분산매가 기체, 액체, 고체인 경우에 따라 다양한 형태를 띤다. 교질은 틴들 현상, 브라운 운동, 흡착, 투석, 전기 이동, 엉김과 염석 등 입자의 크기 및 전하와 관련된 다양한 성질을 나타낸다. 친수성 및 소수성 콜로이드로 구분되며, 하이드로콜로이드는 물에 분산되어 유변학적 성질을 변화시키는 화학 물질을 의미한다. 교질은 용액과 비교하여 다른 특성을 가지며, 입자 간 상호 작용, 침강 속도, 제조 방법, 안정화 및 불안정화, 안정성 평가 등을 통해 분석된다. 생체 내 콜로이드는 세포질과 핵의 구획화에 관여하며, 환경에서 오염 물질의 운반체로 작용하기도 한다. 또한 정맥 주사 요법에 사용되며, 보호 콜로이드로서 다양한 산업 분야에서 활용된다.

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교질
개요
우유는 한 종류의 액체에 다른 종류의 액체가 분산된 콜로이드의 예이다.
우유는 한 종류의 액체에 다른 종류의 액체가 분산된 콜로이드의 예이다.
정의한 물질 내에 다른 물질이 미세하게 분산된 혼합물
특징불균일 혼합물, 입자 크기 1~1000 nm
유형
분산상콜로이드 입자로 이루어진 상
분산매콜로이드 입자가 분산되어 있는 매질
분류 기준분산상과 분산매의 물리적 상태 (고체, 액체, 기체)
액체 콜로이드졸 (sol): 고체 입자가 액체에 분산된 콜로이드
에멀젼 (emulsion): 액체 입자가 액체에 분산된 콜로이드
라텍스 (latex): 고무 입자가 물에 분산된 콜로이드
리포좀 (liposome): 지질 이중층에 둘러싸인 콜로이드
기체 콜로이드에어로졸 (aerosol): 액체 또는 고체 입자가 기체에 분산된 콜로이드 (예: 헤어 스프레이, 연기)
고체 콜로이드고체 입자가 고체 매질에 분산된 콜로이드 (예: 보석 유리)
안정성
요인입자 간의 상호작용 (반데르발스 힘, 정전기적 반발력 등)
안정화 방법계면 활성제 첨가, 입자 표면 개질 등
제조
분산법큰 입자를 작은 입자로 쪼개어 분산시키는 방법 (예: 초음파 처리, 고압 균질화)
응축법작은 분자나 이온을 모아 콜로이드 입자를 형성하는 방법 (예: 화학 반응, 용매 치환)
졸-겔법금속 알콕사이드 용액을 가수분해 및 축합시켜 겔을 형성한 후 건조하여 콜로이드 입자를 얻는 방법
특성
틴들 현상 (Tyndall phenomenon)콜로이드 입자에 의한 빛의 산란 현상
브라운 운동 (Brownian motion)콜로이드 입자의 불규칙한 운동
전기 영동 (Electrophoresis)전기장 내에서 콜로이드 입자가 이동하는 현상
삼투압 (Osmotic pressure)콜로이드 용액과 순수한 용매 사이의 압력 차이
응용
식품마요네즈, 우유, 아이스크림 등
의약품콜로이드 약물 전달 시스템, 나노 입자 약물
화장품로션, 크림, 폼 클렌저 등
페인트 및 코팅안료 분산, 코팅 안정성 향상
잉크잉크젯 잉크, 토너
농업농약 분산, 비료 코팅
환경폐수 처리, 오염 물질 제거
기타
관련 용어계면 활성제 (Surfactant)
마이셀 (Micelle)
임계 미셀 농도 (Critical micelle concentration, CMC)
분산 안정성 (Dispersion stability)
제타 전위 (Zeta potential)

2. 분류

콜로이드는 분산상과 분산매의 조합에 따라 다양한 형태로 나타나며, 그 예로는 안개, 연기, 우유, 젤리 등이 있다. 이러한 콜로이드는 분산계의 일반적인 성질을 가지며, 틴들 현상에 의해 빛을 산란시키는 특징이 있다.[13][14]

분산 매체가 액체인 경우 '콜로이드 용액'이라고 불리며, 거품, 유탁액, 겔, 현탁액 등이 이에 속한다.

1861년 스코틀랜드의 화학자 토머스 그레이엄에 의해 콜로이드 연구가 시작되었으며, 오늘날에는 계면 화학으로 발전하였다. 콜로이드 입자는 반 데르 발스 힘 인력을 가지지만, 표면 전하와 대이온에 의한 전기 이중층이 형성되어 입자 간 척력이 발생, 응집을 방지하고 분산계를 안정화시킨다. (드랴긴-란다우-페르웨이-오버베이크 이론)

응집했던 고체가 다시 용액 중에 분산하여 콜로이드를 형성하는 것을 '''해교'''라고 하며, 콜로이드 입자를 안정된 졸로 만들기 위해 사용되는 약제를 '''해교제'''라고 한다.[52]

2. 1. 분산매와 분산상에 따른 분류

교질은 용매와 용질의 상태에 따라 다음과 같이 구분된다.

물질 / 물질의 상태분산된 물질(분산질)
기체액체고체
분산시키는 매개체(분산매)기체미상[13][14]액체 에어로졸
예: 안개, 구름, 응축, 미스트, 증기, 헤어 스프레이		고체 에어로졸
예: 연기, 얼음 구름, 대기 입자상 물질
액체폼
예: 휘핑크림, 쉐이빙 크림		유탁액 또는 액정
예: 우유, 마요네즈, 핸드 크림, 라텍스, 액체 생체 분자 응축물		졸
예: 착색 잉크, 침전물, 고체 생체 분자 응축물
고체고체 폼
예: 에어로젤, 부유 비누, 스티로폼, 경석		겔
예: 아가, 젤라틴, 젤리, 겔형 생체 분자 응축물		고체 졸
예: 크랜베리 유리


2. 2. 친수성 및 소수성 콜로이드

물과의 친화력에 따라 콜로이드는 친수성 콜로이드와 소수성 콜로이드로 나눌 수 있다.
친수성 콜로이드는 단백질, 녹말, 한천과 같이 매우 큰 분자들을 포함하는 용액이다. 예를 들어 헤모글로빈과 같은 단백질은 수용액 상에서 물 분자와 상호 작용할 수 있는 친수성 부분이 분자 표면의 바깥 부분에 위치하여 친수성 부분에 의해 싸여있는 것 같은 형태로 있다. 친수성 콜로이드는 물과의 친화력이 강하여 물 분자에 의해 수화된 상태로 안정하게 서로 분산되어 있을 수 있다.[52]
소수성 콜로이드는 물과의 친화력이 약하여 콜로이드 입자들끼리 함께 모여 덩어리를 형성할 수 있다. 그러나 이러한 입자들은 입자의 표면에 같은 전하를 띤 이온들을 흡착함으로써 안정해질 수 있다. 소수성 콜로이드 표면에 흡착된 이온들이 물과 상호 작용을 하여 콜로이드를 안정하게 만들며, 동일한 이온들 사이의 정전기적 반발력이 콜로이드 입자가 큰 덩어리를 형성하여 가라앉는 것을 막는다.[52]

전해질 투입에 의해 침전하기 쉬운 것을 '''소수성 콜로이드''', 침전하기 어려운 것을 '''친수성 콜로이드'''라고 부르는 경우가 있다. 친수성 콜로이드의 경우, 소수성 콜로이드와 마찬가지로 표면 전하를 가짐과 동시에, 수화에 의해 다수의 물 분자가 배위하고 있으며, 그 입체 척력에 의해 더욱 강하게 반발하여 안정화된다. 또한, 친수성 콜로이드 중에는 소수성 콜로이드를 둘러싸서 응집을 막는 것이 있으며, 이와 같은 상태의 콜로이드를 '''보호 콜로이드'''라고 부른다. 보호 콜로이드는, 표면에 단백질 등이 흡착하여, 표면 전위가 변화하여 안정화되는 경우도 있다.[52]

3. 콜로이드의 성질

교질의 성질은 크게 콜로이드 입자의 크기 때문에 나타나는 현상과 콜로이드 입자가 전하를 띠기 때문에 나타나는 현상으로 나눌 수 있다.

콜로이드 입자의 크기 때문에 나타나는 현상으로는 틴들 현상, 브라운 운동, 투석, 흡착 등이 있다.[52] 콜로이드는 분산계에 일반적인 성질을 나타내는데, 예를 들어 틴들 현상에 의해 발색하거나 빛을 산란한다.

콜로이드 입자가 전하를 띠기 때문에 나타나는 현상으로는 전기 이동, 엉김, 염석 등이 있다.[52]

분산 매체가 액체인 경우 콜로이드 용액이라고도 하며, 거품, 에멀젼, 겔, 현탁액 등이 이에 속한다. 버터, 우유, 크림, 안개, 스모그, 연기, 아스팔트, 잉크, 페인트, 풀, 바다의 거품 등이 콜로이드의 예시이다.

일반적으로 분산질 콜로이드 입자는 분자간력의 총합에 해당하는 입자간 반 데르 발스 힘 인력을 가진다. 한편, 분산질 입자의 표면에는 조성과 용매의 극성 차이에 의한 전위차가 존재하며, 그 표면 전위와 반대 부호의 대이온에 의한 확산 전기 이중층이 형성된다. 같은 종류의 입자는 같은 종류의 대이온 이중층을 가지므로, 입자가 접근하면 이중층이 겹쳐지면서 삼투압 척력이 생겨 입자의 응집이 방해되어 분산계는 안정화된다. 이를 드랴긴-란다우-페르웨이-오버베이크 이론(DLVO 이론)이라 한다.

물을 분산 매체로 하는 콜로이드에서 전해질 투입에 의해 침전하기 쉬운 것을 소수성 콜로이드, 침전하기 어려운 것을 친수성 콜로이드라고 부른다. 친수성 콜로이드는 소수성 콜로이드와 마찬가지로 표면 전하를 가지면서, 용매화에 의해 다수의 물 분자가 배위하고 있어 입체 척력에 의해 더욱 강하게 반발하여 안정화된다.

여러 원인으로 응석한 고체가 다시 용액 중에 분산하여 콜로이드를 형성하는 것을 해교라고 하며, 매액(媒液) 중에서의 콜로이드 입자를 안정된 졸로 하기 위해 사용되는 약제를 해교제라고 한다.[52]

3. 1. 틴들 현상

빛이 콜로이드 입자에 의해 산란되어 빛의 경로가 보이는 현상이다.[52] 투명 물질 가운데 많은 미립자가 분산하고 있는 경우에 투사된 광선이 사방으로 산란되어 광선의 통로가 흐리게 보이는 현상을 말한다.

3. 2. 브라운 운동

분산매 입자가 교질 입자에 충돌하여 교질 입자가 계속해서 불규칙하게 운동하는 현상이다.[52] 브라운 운동에 의한 물체의 움직임을 표류(漂流)라고 한다.[52]

3. 3. 흡착

표면적이 큰 교질 입자의 표면에 다른 입자가 달라붙는 현상을 흡착이라고 한다. 활성탄과 실리카겔을 사용하는 경우에 흡착 현상의 원리가 이용된다.[52]

3. 4. 투석

반투막을 이용하여 교질 입자와 섞여 있는 작은 용질 분자나 이온을 분리해서 교질을 정제하는 방법이다.[52] 교질과 전해질의 혼합액을 투석막에 넣고 맑은 물이나 수용액에 담가두면 전해질만 물 쪽으로 빠져나오고 투석막 속의 교질 입자들은 그대로 남게 된다.[52]

3. 5. 전기 이동

교질 입자는 전하를 띠고 있어서 전류를 흘려주면 대전된 교질 입자가 특정 전극으로 이동한다. 이러한 현상을 전기 이동이라고 하며, 코트렐 집진기와 같이 매연을 제거하는 장치에 이 원리가 이용된다.[52]

3. 6. 엉김과 염석

소수성 콜로이드에 소량의 전해질을 가하면 콜로이드 입자들이 반대 전하의 이온에 의해 전하를 잃고 뭉쳐서 앙금이 형성되는데, 이러한 현상을 엉김이라고 한다.[52] 엉김 효과는 전하량이 큰 이온일수록 커진다.[52]

친수성 콜로이드에 소량의 전해질을 넣으면 응집이 일어나지 않지만 다량의 전해질을 넣으면 앙금이 생성된다.[52] 이러한 현상을 염석이라고 하며, 두부를 만들 때 간수를 넣어 단백질을 엉기게 하는 것에서 예를 찾아볼 수 있다.[52]

4. 하이드로콜로이드

하이드로콜로이드는 물에 콜로이드 형태로 분산되는 특정 화학 물질(대부분 다당류와 단백질)을 설명한다. 따라서 효과적으로 "용해"되어 점도를 높이거나 젤 형성을 유도하여 물의 유변학적 성질을 변화시킨다. 다른 화학 물질과 다른 상호 작용 효과를 제공할 수 있으며, 어떤 경우에는 시너지 효과를, 다른 경우에는 길항 효과를 나타낸다. 이러한 특성을 사용하여 하이드로콜로이드는 식품, 제약, 개인 위생 용품 및 산업 응용 분야에 이르기까지 기술의 많은 영역에서 안정화, 불안정화 및 분리, 젤 형성, 유동 제어, 결정화 제어 및 수많은 다른 효과를 제공할 수 있으므로 매우 유용한 화학 물질이다. 가용성 형태의 사용 외에도 일부 하이드로콜로이드는 용해 후 물을 제거하여 필름 (예: 호흡 스트립, 소시지 케이싱 또는 상처 드레싱 섬유)을 형성할 때 건조 형태로 추가적인 유용한 기능을 갖는다. 일부는 다른 것보다 피부에 더 잘 호환된다. 전반적으로 유변학 제어 및 형태와 질감의 물리적 변형에 특정 적용 분야에 가장 적합한 구조적 기능 및 유용성의 차이점을 가진 다양한 종류의 하이드로콜로이드가 있다. 전분 및 카세인과 같은 일부 하이드로콜로이드는 유변학 개질제뿐만 아니라 유용한 식품이며, 다른 것들은 영양가가 제한적이며 일반적으로 섬유질을 제공한다.[15]

하이드로콜로이드라는 용어는 또한 피부의 수분을 가두어 피부의 자연 치유 과정을 돕고 흉터, 가려움증 및 통증을 줄이기 위해 설계된 하이드로콜로이드 드레싱을 의미한다.

5. 콜로이드와 용액의 비교

용액 속의 용질은 개별 분자 또는 이온이지만, 교질 입자는 더 크다. 예를 들어, 물에 녹은 소금 용액에서 염화나트륨 (NaCl) 결정은 용해되어 Na+ 및 Cl− 이온이 물 분자에 의해 둘러싸인다. 그러나 우유와 같은 교질에서 교질 입자는 개별 지방 분자가 아닌 지방 덩어리이다. 교질은 여러 상으로 구성되어 있기 때문에 완전히 혼합된 연속 용액에 비해 매우 다른 특성을 갖는다.[52]

6. 입자 간 상호작용

콜로이드 입자 간의 상호 작용에는 다음과 같은 힘들이 중요한 역할을 한다.[17][18]


  • 배제 부피 반발력: 딱딱한 입자들이 서로 겹쳐질 수 없기 때문에 발생한다.
  • 전기적 상호 작용: 콜로이드 입자는 종종 전하를 띠고 있어 서로 끌어당기거나 밀어낸다. 연속상과 분산상의 전하, 그리고 상의 이동성은 이러한 상호 작용에 영향을 미친다.
  • 반 데르 발스 힘: 영구적 또는 유도된 두 쌍극자 간의 상호 작용으로 발생한다. 입자가 영구 쌍극자를 갖지 않더라도, 전자 밀도의 변동은 입자에 일시적인 쌍극자를 발생시킨다. 이 일시적인 쌍극자는 근처 입자에 쌍극자를 유도하여 서로 끌어당기게 된다. 반 데르 발스 힘은 항상 존재하고 (분산상과 연속상의 굴절률이 일치하지 않는 한), 단거리이며, 인력이다.
  • 입체력: 주로 콜로이드 입자 표면에 흡착된 고분자로 인해 발생하는 반발력이다.
  • 고갈력: 콜로이드 입자가 고갈제라고 불리는 훨씬 작은 입자나 고분자의 매질에 현탁될 때 삼투압 불균형으로 인해 발생하는 매력적인 엔트로피적 힘이다.

7. 침강 속도

350 nm 직경의 고분자 콜로이드 입자의 브라운 운동


지구의 중력장은 콜로이드 입자에 작용한다. 따라서 콜로이드 입자가 현탁액 매질보다 밀도가 높으면 침강(바닥으로 가라앉음)하고, 밀도가 낮으면 크리밍(위로 떠오름)한다. 더 큰 입자는 이러한 움직임을 상쇄할 브라운 운동이 작기 때문에 침강하는 경향이 더 크다.[19]

침강 또는 크리밍 속도는 스토크스 항력과 중력을 같게 함으로써 찾을 수 있다. 콜로이드 입자의 아르키메데스 무게를 mAg, 현탁액 매질의 점도를 η, 콜로이드 입자의 반지름을 r, 침강 또는 크리밍 속도를 v라고 하면, 다음 식이 성립한다.

:m_Ag=6\pi \eta rv

콜로이드 입자의 질량은 다음을 사용하여 구할 수 있다. 콜로이드 입자의 부피를 V, 콜로이드 입자와 현탁액 매질 사이의 질량 밀도 차이를 ρ1 - ρ2라고 하면, 다음 식이 성립한다. 여기서 콜로이드 입자의 부피 V는 구의 부피 V = \frac{4}{3}\pi r^3을 사용하여 계산한다.

:m_A =V(\rho_1 - \rho_2)

위 식을 정리하면 침강 또는 크리밍 속도 v는 다음과 같다.

:v = \frac{m_Ag}{6\pi\eta r}

콜로이드 입자의 직경에는 상한 크기가 있는데, 그 이유는 1 μm보다 큰 입자는 침강하는 경향이 있어 더 이상 콜로이드 현탁액으로 간주되지 않기 때문이다.[19]

콜로이드 입자는 침강 속도가 브라운 운동으로 인한 이동 속도와 같으면 침강 평형 상태에 있다고 한다.

8. 콜로이드의 제조

교질을 만드는 방법에는 크게 두 가지가 있다.[20]


  • 분산법: 큰 입자를 분쇄하거나 분무하는 등, 전단력(예: 흔들기, 혼합, 고전단 혼합)을 가하여 콜로이드 크기로 만든다.
  • 응축법: 작은 분자를 침전, 응축, 산화 환원 반응 등을 통해 콜로이드 입자로 만든다. 이 방법은 콜로이드 실리카나 금을 만들 때 쓰인다.

9. 콜로이드의 안정화 및 불안정화

교질계의 안정성은 용액에 입자가 남아 있는 상태로 정의되며, 입자 간의 상호 작용력에 따라 달라진다. 여기에는 정전기적 상호 작용과 반 데르 발스 힘이 포함된다.[21]

교질은 교질 입자 간의 인력으로 인한 상호 작용 에너지가 kT보다 작을 경우 안정하다. 여기서 k는 볼츠만 상수이고 T는 절대 온도이다. 이 경우, 교질 입자는 서로를 밀어내거나 약하게만 끌어당기며, 물질은 현탁액으로 유지된다. 상호 작용 에너지가 kT보다 크면 인력이 우세해지고 교질 입자는 뭉치기 시작한다. 이 과정을 일반적으로 응집이라고 하며, 플록컬레이션, 응고 또는 침전이라고도 한다.[22] 응집은 침강 또는 크리밍을 유발하므로 교질은 불안정하다. 이러한 과정 중 하나라도 발생하면 교질은 더 이상 현탁액이 아니다.

안정적인 교질 분산액과 불안정한 교질 분산액의 예.


정전기적 안정화와 입체적 안정화는 응집에 대한 안정화를 위한 두 가지 주요 메커니즘이다.

  • 정전기적 안정화는 같은 전하의 상호 반발을 기반으로 한다. 교질 입자의 전하는 전기 이중층으로 구성되며, 입자는 표면에 전하를 띠지만 입자를 둘러싸는 반대 이온(반대 전하의 이온)을 끌어당긴다. 현탁된 교질 입자 간의 정전기적 반발은 제타 전위의 관점에서 가장 쉽게 정량화된다. 반 데르 발스 인력과 정전기적 반발이 응집에 미치는 결합 효과는 DLVO 이론에 의해 정량적으로 설명된다.[23]
  • 입체적 안정화는 입자에 고분자 또는 계면 활성제 층을 흡착하여 인력 범위 내에서 접근하는 것을 방지하는 것으로 구성된다.[19] 고분자는 입자 표면에 부착된 사슬로 구성되며, 바깥으로 뻗어 나가는 사슬 부분은 현탁 매질에 용해된다.[24]


입체 및 겔 네트워크 안정화.


겔 네트워크 안정화라는 방법은 응집과 침강 모두에 안정적인 교질을 생성하는 주요 방법을 나타낸다. 이 방법은 교질 현탁액에 겔 네트워크를 형성할 수 있는 고분자를 첨가하는 것으로 구성된다. 입자 침강은 입자가 갇히는 고분자 매트릭스의 강성에 의해 방해받고,[26] 긴 고분자 사슬은 분산된 입자에 입체 또는 전기 입체적 안정화를 제공할 수 있다.

교질 불안정화는 다양한 방법으로 달성될 수 있다.

  • 입자들의 응집을 방지하는 정전기적 장벽 제거. 이는 현탁액에 소금을 첨가하여 입자의 Debye 차폐 길이 (전기 이중층의 너비)를 줄임으로써 달성할 수 있다. 또한 현탁액의 pH를 변경하여 현탁된 입자의 표면 전하를 효과적으로 중화함으로써 달성된다.[1] 제타 전위의 크기가 특정 임계값, 일반적으로 ±5mV 이하로 떨어지면 급격한 응고 또는 응집이 발생한다.[27]
  • 하전된 고분자 응집제의 첨가. 고분자 응집제는 매력적인 정전기적 상호 작용을 통해 개별 콜로이드 입자를 연결할 수 있다. 예를 들어, 음전하를 띤 콜로이드 실리카 또는 점토 입자는 양전하를 띤 고분자를 첨가하여 응집시킬 수 있다.
  • 비흡착성 고분자인 고갈제의 첨가.


일반적으로, 분산질 콜로이드 입자는 표면 장력과 동의어인 분자간력의 총합에 해당하는 입자간 반 데르 발스 힘 인력을 보편적으로 가진다. 한편, 분산질 입자의 표면에는 조성과 용매의 극성 차이에 의한 전위차가 존재하며, 그 표면 전위와 반대 부호의 대이온에 의한 확산 전기 이중층이 형성된다. 같은 종류의 입자는 같은 종류의 대이온 이중층을 가지므로, 입자가 접근하면 이중층이 겹쳐지면서, 이온 확산에 기인하는 엔트로피 효과에 의해 삼투압 척력이 생겨, 입자의 응집이 방해되어 분산계는 안정화된다. (드랴긴-란다우-페르웨이-오버베이크 이론 (DLVO 이론)).

물을 분산 매체로 하는 분산 콜로이드의 구분에서, 전해질 투입에 의해 침전하기 쉬운 것을 '''소수성 콜로이드''', 침전하기 어려운 것을 '''친수성 콜로이드'''라고 부르는 경우가 있다. 친수성 콜로이드의 경우, 소수성 콜로이드와 마찬가지로 표면 전하를 가짐과 동시에, 수화 (용매화)에 의해 다수의 물 분자가 배위하고 있으며, 그 입체 척력에 의해 더욱 강하게 반발하여 안정화된다. 또한, 친수성 콜로이드 중에는 소수성 콜로이드를 둘러싸서 응석을 막는 것이 있으며, 이와 같은 상태의 콜로이드를 '''보호 콜로이드'''라고 부른다.

10. 안정성 평가

수직 스캔과 결합된 다중 광 산란의 측정 원리


제품의 분산 상태를 모니터링하고 불안정화 현상을 식별 및 정량화하는 데 가장 널리 사용되는 기술은 수직 스캔과 결합된 다중 광 산란이다.[28][29][30][31] 이 방법은 탁도 측정법으로 알려져 있으며, 시료를 통과한 후 콜로이드 입자에 의해 후방 산란되는 빛의 양을 측정하는 것을 기반으로 한다. 후방 산란 강도는 분산상의 평균 입자 크기 및 부피 분율에 정비례한다. 따라서 침강 또는 크리밍에 의해 발생하는 국소적인 농도 변화와 응집에 의해 발생하는 입자 덩어리 형성이 감지 및 모니터링된다.[32] 이러한 현상은 불안정한 콜로이드와 관련이 있다.

동적 광 산란은 콜로이드 입자가 얼마나 빨리 확산되는지를 측정하여 입자 크기를 감지하는 데 사용될 수 있다. 이 방법은 레이저 빛을 콜로이드에 비추는 것을 포함한다. 산란된 빛은 간섭 패턴을 형성하며, 이 패턴에서 빛의 세기 변동은 입자의 브라운 운동에 의해 발생한다. 입자가 응집을 통해 덩어리짐으로써 입자의 겉보기 크기가 증가하면 브라운 운동이 느려진다. 이 기술은 겉보기 입자 크기가 콜로이드 입자의 일반적인 크기 범위를 벗어나는 것으로 확인되면 응집이 발생했음을 확인할 수 있다.[21]

불안정화의 운동 과정은 다소 길 수 있다(일부 제품의 경우 몇 달 또는 몇 년까지). 따라서, 제품 개발 시간을 합리적으로 맞추기 위해 제형 개발자는 종종 추가적인 가속화 방법을 사용해야 한다. 열적 방법이 가장 일반적으로 사용되며, 이는 상 전이 또는 화학적 분해의 임계 온도 미만에서 온도를 높여 불안정화를 가속화하는 방식으로 이루어진다. 온도는 점도뿐만 아니라 비이온성 계면활성제의 경우 계면 장력 또는 더 일반적으로 시스템 내부의 상호 작용력에도 영향을 미친다. 분산을 고온에서 보관하면 제품에 대한 실제 사용 조건(예: 여름철 자동차 안의 선크림 튜브)을 시뮬레이션할 수 있을 뿐만 아니라 불안정화 과정을 최대 200배까지 가속화할 수 있다.

진동, 원심분리 및 교반을 포함한 기계적 가속도 때때로 사용된다. 이러한 방법은 제품에 서로 밀어내는 다양한 힘을 가하여 필름 배수를 돕는다. 일부 에멀젼은 정상 중력에서는 결합되지 않지만 인공 중력에서는 결합된다.[33] 원심 분리 및 진동을 사용할 때 서로 다른 입자 집단의 분리가 강조되었다.[34]

11. 생체 내 콜로이드

교질 상 분리는 세포질과 세포 핵을 '''생체분자 응축물'''로 구획화하는 중요한 원리이며, 이는 지질 이중층 생체막을 통한 구획화와 유사하다. 생체분자 응축물은 세포 내에서 액체-액체 또는 액체-고체 상 분리를 통해 발생하는 거대 분자의 덩어리를 지칭한다. 거대분자 혼잡은 교질 상 분리 및 생체분자 응축물 형성을 강력하게 향상시킨다.

12. 환경에서의 콜로이드

교질 입자는 다양한 오염 물질의 운반체[44]로 작용할 수 있으며, 이는 표면수(해수, 호수, 강, 담수) 및 균열된 암석[45](예: 석회암, 사암, 화강암)을 순환하는 지하수에서 발생한다. 방사성 핵종과 중금속은 물에 부유된 교질에 쉽게 흡착된다. 다양한 종류의 교질이 인식된다: 무기 교질(예: 점토 입자, 규산염, 수산화철)과 유기 교질(휴믹 및 풀빅 물질). 중금속이나 방사성 핵종이 자체 순수 교질을 형성할 때, 순수 상, 즉 순수한 Tc(OH)4, U(OH)4 또는 Am(OH)3를 지칭하기 위해 "자체교질"이라는 용어가 사용된다. 교질은 네바다 핵실험장에서 플루토늄의 장거리 이동에 관여하는 것으로 의심되어 왔다.[46]

토양학에서, 토양 내의 교질 분획은 1μm 미만의 작은 점토와 부식 입자로 구성되며, 이는 토양 시료의 화학적 조건, 즉 토양 pH에 따라 달라지는 양전하 및/또는 음전하를 띤다.[49]

13. 정맥 주사 요법

교질 용액은 정맥 주사 요법에 사용되며, 주요 혈액량 증량제 그룹에 속하며 정맥 수액 보충에 사용될 수 있다. 교질은 혈액 내 높은 교질 삼투압을 유지하므로,[50] 이론적으로 혈관 내 용적을 우선적으로 증가시켜야 하는 반면, 결정질 용액이라고 하는 다른 유형의 혈액량 증량제는 간질액 및 세포 내액의 양도 증가시킨다. 그러나 이러한 차이에 따른 실제 효능의 차이에 대해서는 여전히 논란이 있으며,[50] 교질의 이러한 사용과 관련된 연구의 상당 부분은 요아힘 볼트의 사기 연구에 근거하고 있다.[51] 또 다른 차이점은 결정질 용액이 일반적으로 교질보다 훨씬 저렴하다는 것이다.[50]

14. 보호 콜로이드 (일본어 문서)

먹물에 사용되는 아교, 사진 필름의 젤라틴, 잉크에 첨가하는 아라비아 고무 등은 콜로이드 입자를 안정화시키는 보호 콜로이드 역할을 한다.[1]

참조

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