Was sind Kolloide? Die Physik der schwebenden Teilchen

Ein Kolloid ist kein Stoff, sondern ein Zustand: Mikroskopisch kleine Teilchen einer Substanz schweben fein verteilt in einem Trägermedium, ohne sich darin aufzulösen und ohne zu Boden zu sinken. Die Teilchen sind größer als einzelne Moleküle, aber viel zu klein für das bloße Auge — meist zwischen einem und einigen hundert Nanometern. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter.

Die Natur liebt diesen Zustand: Nebel ist ein Kolloid aus Wasser in Luft, Milch eines aus Fett in Wasser — und auch Blut und Lymphe sind kolloidale Flüssigkeiten. Bei kolloidalen Mineralen schwebt ein reines Element wie Silber, Gold oder Bor in reinstem Wasser: nur das Element, nur Wasser, nichts sonst.

Zwei Kräfte halten ein Kolloid in der Schwebe. Die erste ist die Brownsche Bewegung: Die Wassermoleküle stoßen die winzigen Teilchen unablässig an und halten sie in einem ewigen Tanz. Die zweite ist die elektrische Ladung: Echte kolloidale Teilchen tragen alle dieselbe Oberflächenladung und stoßen einander ab wie gleichnamige Magnetpole — sie können sich nicht zusammenballen und nicht absetzen.

Diese Ladung ist zugleich die Achillesferse jeder kolloidalen Lösung: Wie eine Batterie kann sie sich mit der Zeit abschwächen — durch Licht, Wärme oder elektromagnetische Felder. Eine gut hergestellte, gut gelagerte Lösung hält ihre Schwebe dagegen über viele Monate.

Viele Produkte, die als „kolloidal“ verkauft werden, sind in Wahrheit überwiegend ionische Lösungen: Statt elementarer Teilchen enthalten sie gelöste Ionen, elektrisch geladene Einzelatome, die chemisch reagieren und sich mit allem verbinden, was ihnen begegnet. Ein echtes Kolloid dagegen besteht aus neutralen, elementaren Partikeln aus vielen Atomen. Der Unterschied zeigt sich in Farbe und Laserlicht: Echte Kolloide färben die Lösung und machen den Strahl als Band sichtbar.