Was haben Nebel und Bier gemeinsam?
Ein Buch des CSIC erklärt die Kolloide, die in unserem täglichen Leben vorkommen
Der Regenbogen, ein Pudding, die wasserdichte Sportkleidung, die atmet und uns nicht beschwert, der Schaum, mit dem wir unsere Haare locken oder das berühmte hydroalkoholische Gel, das wir uns ständig auftragen. Kolloide kommen in vielen alltäglichen Prozessen und Produkten vor, obwohl die meisten von uns noch nie von ihnen gehört haben. Sie sind inhomogene Gemische aus zwei oder mehr Phasen (Gas, Flüssigkeit oder Feststoff), bei denen eine von ihnen eine Größe kleiner als ein Mikrometer (0,001 Millimeter) hat und die die Existenz vieler Materialien ermöglichen, die wir täglich verwenden. Sie stehen auch hinter komplexen Technologien, die es in Zukunft ermöglichen könnten, Rohstoffe wiederzuverwenden oder Mikroplastik aus Flüssen und Meeren zu entfernen. Rodrigo Moreno, ein CSIC-Forscher am Institut für Keramik und Glas (ICV), ist der Autor von Kolloidedas neueste Buch aus der Reihe Was wissen wir über? (CSIC-Catarata), in dem die Eigenschaften, Präparationstechniken und einige der zahlreichen Anwendungen von kolloidalen Systemen beschrieben werden.
Was haben Nebel und Bier gemeinsam? Ein Buch des CSIC erklärt die Kolloide, die in unserem täglichen Leben vorkommen
CSIC
Kolloide à la carte
Obwohl sie weitgehend auf den Prinzipien der Physik und Chemie basiert, "ist die Wissenschaft der Kolloide multidisziplinär und bezieht auch Bereiche wie Biologie und Ingenieurwesen mit ein", erklärt der Autor. Die Liste der Kolloide ist sehr lang und reicht von atmosphärischen Phänomenen bis hin zu Lebensmitteln. Wie kann ein einziger Begriff so viele Arten von Substanzen und Systemen umfassen? Laut Moreno "hängt die Antwort mit der Tatsache zusammen, dass ein Kolloid kein reines Element oder eine reine Verbindung ist, sondern eine Kombination aus zwei oder mehr gleichmäßig verteilten Komponenten, deren Eigenschaften mehr mit ihrem physikalischen Erscheinungsbild als mit ihrer chemischen Zusammensetzung zusammenhängen".
Der häufigste Fall der möglichen Kombinationen, die zu einem Kolloid führen, ist der von kolloidalen Dispersionen. Zum Beispiel wird ein Gas in einer Flüssigkeit oder in einem Feststoff dispergiert und bildet Schäume wie im Bier; eine Folge in diesem Fall desCO2, das durch die alkoholische Gärung von Getreide in der Flüssigkeit entsteht, die ihr Aussehen und ihre Dichte aufgrund der Wirkung der Oberflächenspannung der Blasen beibehält.
Eine andere Möglichkeit ist, dass die dispergierte Phase (der Minderheitsanteil der Mischung) eine Flüssigkeit ist, die in einem Gas, in einer anderen Flüssigkeit oder in einem Feststoff sein kann. Im ersten Fall werden Flüssigkeit in Gas, Aerosole oder Flüssigkeitsnebel gebildet, wie z. B. Nebel oder Sprühnebel. "Auch zu Hause gibt es einige Beispiele, wie aufgeschlagenes Eiweiß oder Lufterfrischer, Deodorants oder Insektizide", veranschaulicht der CSIC-Forscher. Andererseits ist die Dispersion einer Flüssigkeit in einem Feststoff der Ursprung von Gelen, wie z. B. Lebensmittelkugeln, die durch die Vernetzung von Alginatketten entstehen. Rauch, wenn ein Feststoff in einem Gas dispergiert ist, ist ein weiteres Beispiel für diesen breiten Kolloidalkatalog.
Übertragung von COVID-19
Seit Beginn der Pandemie, die durch das Sars-CoV-2-Virus verursacht wurde, haben wir eine enorme Menge an Daten erhalten. Einer der am häufigsten genannten Punkte ist die Gefahr, sich in geschlossenen Räumen anzustecken, aufgrund der enormen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Aerosolen (Dispersion einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs in einem Gas), die wir beim Sprechen ausstoßen. "Das Virus selbst hat einen kolloidalen Größenbereich, so dass es sich durch die Luft bewegen kann und die Verwendung von Masken dies weitgehend verhindert", sagt Moreno.
Andererseits "gehorcht die Reinigung mit Seifen und hydroalkoholischen Gelen - die ebenfalls Kolloide sind - der Möglichkeit, die Wechselwirkung des Virus mit dem Menschen aus den Prinzipien der Oberflächenchemie und der Kolloide zu reduzieren oder zu eliminieren. Wenn wir uns die Hände waschen, entsteht eine Seifenschicht auf der Haut, die es dem Virus ermöglicht, abzugleiten und den Körper zu verlassen", ergänzt der Autor.
Kolloidale Chemie für die Industrie
Es gibt viele Industriebereiche, in denen Kolloide von grundlegender Bedeutung sind. Rodrigo Moreno hebt unter anderem die agrochemische Industrie und ihre Verwendung von Insektiziden und Fungiziden hervor, die beim Mischen mit Wasser eine homogene Emulsion bilden. Eine weitere wichtige Aktivität ist die Kontrolle, die die kolloidale Chemie bei der Herstellung von Medikamenten und anderen pharmazeutischen Anwendungen ausübt, wie z. B. die kontrollierte Freisetzung von Wirkstoffen.
Kolloide sind auch grundlegende "Zutaten" in der Lebensmittelindustrie. "In einigen Fällen ist der wichtigste Faktor die Stabilität, daher werden Konservierungsmittel und Stabilisatoren eingesetzt, um die Haltbarkeit des Produkts zu maximieren und das Verfallsdatum so weit wie möglich hinauszuzögern. Andere Produkte werden direkt vor dem Verzehr zubereitet, daher ist die einfache, sofortige Dispersion ohne Klumpenbildung ein entscheidender Faktor", erklärt er.
Kolloide ist die Nummer 124 der populärwissenschaftlichen Sammlung 'What do we know about?' (CSIC-Catarata). Das Buch kann sowohl im Buchhandel als auch auf den Websites von Editorial CSIC und Los Libros de la Catarata erworben werden. Wenn Sie Interviews mit dem Autor oder weitere Informationen wünschen, wenden Sie sich bitte an: g.prensa@csic.es (91 568 14 77).
Über den Autor
Rodrigo Moreno Botella hat an der Autonomen Universität Madrid in Chemiewissenschaften promoviert und ist Forschungsprofessor am CSIC. Er hat seine gesamte Karriere am Institut für Keramik und Glas (ICV) verbracht, wo er ein Pionier in der Erforschung der Kolloidchemie, angewandt auf die Keramikverarbeitung, war. Er ist Mitglied der spanischen, portugiesischen, europäischen und amerikanischen Keramikgesellschaften und Vizepräsident der spanischen Gesellschaft für Materialien (SOCIEMAT). Er ist Mitautor von mehr als 400 Publikationen und gehört dem Redaktionsbeirat mehrerer wissenschaftlicher Zeitschriften im Bereich der Werkstoffe an. Er wurde mit dem JECS Trust Award ausgezeichnet und ist Fellow der European Ceramics Society sowie Akademiker der World Academy of Ceramics.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Spanisch finden Sie hier.
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