第11章溶液とコロイド
Electrical Properties of Colloidal Particlesコロイド粒子の電気的性質
Dispersed colloidal particles are often electrically charged. A colloidal particle of iron(III) hydroxide, for example, does not contain enough hydroxide ions to compensate exactly for the positive charges on the iron(III) ions. Thus, each individual colloidal particle bears a positive charge, and the colloidal dispersion consists of charged colloidal particles and some free hydroxide ions, which keep the dispersion electrically neutral. Most metal hydroxide colloids have positive charges, whereas most metals and metal sulfides form negatively charged dispersions. All colloidal particles in any one system have charges of the same sign. This helps keep them dispersed because particles containing like charges repel each other.
英語のヒント
分散したコロイド粒子は、電荷を帯びていることがよくある。たとえば、水酸化鉄(III)のコロイド粒子には、鉄(III)イオンの正電荷をちょうど打ち消すだけの水酸化物イオンが含まれていない。そのため各粒子は正電荷をもち、コロイド分散系は、荷電したコロイド粒子と、分散系全体を電気的に中性に保つ遊離水酸化物イオンからなる。大部分の金属水酸化物コロイドは正電荷をもち、大部分の金属や金属硫化物は負に帯電した分散系になる。一つの系内のコロイド粒子は、すべて同じ符号の電荷をもつ。同符号の電荷をもつ粒子は反発するので、分散を保つのに役立つ。
The charged nature of some colloidal particles may be exploited to remove them from a variety of mixtures. For example, the particles comprising smoke are often colloidally dispersed and electrically charged. Frederick Cottrell, an American chemist, developed a process to remove these particles. The charged particles are attracted to highly charged electrodes, where they are neutralized and deposited as dust (Figure 11.36). This is one of the important methods used to clean up the smoke from a variety of industrial processes. The process is also important in the recovery of valuable products from the smoke and flue dust of smelters, furnaces, and kilns. There are also similar electrostatic air filters designed for home use to improve indoor air quality.
英語のヒント
一部のコロイド粒子が荷電していることを利用し、混合物から取り除くことができる。たとえば、煙を構成する粒子は、コロイドとして分散し、帯電していることがよくある。米国の化学者フレデリック・コットレルは、この粒子を除く方法を開発した。荷電粒子は強く帯電した電極に引き寄せられ、そこで中和され、ちりとして堆積する(図11.36)。これは、さまざまな工業工程で生じる煙を浄化する重要な方法の一つである。また、製錬所、炉、窯の煙や煙道のちりから、有価物を回収するうえでも重要である。室内の空気質を改善するための、同様の家庭用静電式エアフィルターもある。
Figure 11.36図 11.36
In a Cottrell precipitator, positively and negatively charged particles are attracted to highly charged electrodes, where they are neutralized and deposited as dust.
コットレル集じん機では、正と負に帯電した粒子が強く帯電した電極に引き寄せられ、そこで中和されて、ちりとして堆積する。
Gelsゲル
Gelatin desserts, such as Jell-O, are a type of colloid (Figure 11.37). Gelatin sets on cooling because the hot aqueous mixture of gelatin coagulates as it cools, yielding an extremely viscous body known as a gel. A gel is a colloidal dispersion of a liquid phase throughout a solid phase. It appears that the fibers of the dispersing medium form a complex three-dimensional network, the interstices being filled with the liquid medium or a dilute solution of the dispersing medium.
英語のヒント
Jell-Oのようなゼラチンのデザートは、コロイドの一種である(図11.37)。ゼラチンの熱い水性混合物は、冷えると凝固して、ゲルと呼ばれる極めて粘性の高い塊になるため、冷やすと固まる。ゲルは、液相が固相全体に分散したコロイドである。分散媒の繊維が複雑な三次元網目をつくり、その隙間を液体媒質や分散媒の希薄溶液が満たしていると考えられる。

OpenStax, Rice University, Chemistry 2e. Original caption credit: (credit photo: modification of work by Steven Depolo) Source title: Jello Cubes 8-3-09 4. · CC BY 2.0; OpenStax diagram CC BY 4.0 · Source出典
Figure 11.37図 11.37
Gelatin desserts are colloids in which an aqueous solution of sweeteners and flavors is dispersed throughout a medium of solid proteins. (credit photo: modification of work by Steven Depolo)
ゼラチンのデザートは、固体タンパク質の媒質全体に、甘味料と香料の水溶液が分散したコロイドである。(写真出典:Steven Depoloの作品を改変)
Pectin, a carbohydrate from fruit juices, is a gel-forming substance important in jelly making. Silica gel, a colloidal dispersion of hydrated silicon dioxide, is formed when dilute hydrochloric acid is added to a dilute solution of sodium silicate. Canned Heat is a flammable gel made by mixing alcohol and a saturated aqueous solution of calcium acetate.
英語のヒント
果汁由来の炭水化物ペクチンは、ゼリーづくりに重要な、ゲルを形成する物質である。シリカゲルは、水和した二酸化ケイ素のコロイド分散系で、ケイ酸ナトリウムの希薄水溶液に希塩酸を加えるとできる。「Canned Heat」は、アルコールと酢酸カルシウムの飽和水溶液を混ぜてつくる可燃性ゲルである。
Key Concepts and Summary重要な概念とまとめ
Colloids are mixtures in which one or more substances are dispersed as relatively large solid particles or liquid droplets throughout a solid, liquid, or gaseous medium. The particles of a colloid remain dispersed and do not settle due to gravity, and they are often electrically charged. Colloids are widespread in nature and are involved in many technological applications.
英語のヒント
コロイドは、一種類以上の物質が、比較的大きな固体粒子や液滴として、固体、液体、気体の媒質全体に分散した混合物である。コロイド粒子は分散したままで、重力によって沈降せず、電荷を帯びていることがよくある。コロイドは自然界に広く存在し、多くの技術的応用にも関わっている。
