Was sind Kolloide?

"Ich weiß keinen Zweig der heutigen Naturwissenschaften, der derartig viele und verschiedenartige Interessenkreise berührt, wie die Kolloidchemie. Gewiß, auch Atomtheorie und Radioaktivität interessieren heute jeden intellektuell wachen Menschen. Aber dies sind geistige Delikatessen verglichen mit der Kolloidchemie, die für viele Theoretische und praktische Gebiete nötig ist heute wie das liebe Brot." Wolfgang Ostwald, 1922

Der Begriff "Kolloid" (von griech. Kolla = Leim) wurde 1861 von Thomas Graham vorgeschlagen, und zwar in der, wie wir heute wissen, irrigen Annahme, daß bestimmte Eigenschaften der Materie auf der Amorphität oder Leimartigkeit dieser Stoffe im Gegensatz zur Kristallinität anderer Materialien beruhen. Kolloide Systeme bestehen grundsätzlich aus einem homogenen Dispergiermedium und einem darin feinteilig dipergierten Stoff. Aus der Kombination beider Komponenten, die in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegen können, resultiert die kaum überschaubare Vielfalt an Ausprägungsformen der Kolloide in der Natur und in technischen Systemen.

Die klassische Naturwissenschaft beschäftigt sich vorzugsweise mit relativ kleinen Molekülen mit Mol-Massen bis 10000. Die technisch so bedeutsame Polymerchemie hat diese Grenze um rund drei Größenordnungen zu größeren Molekülen hin verschoben. Auf der anderen Seite gibt es die Festkörperchemie, die sich mit den Eigenschaften der kondensierten Materie beschäftigt. Hier gehen die Dimensionen der feinsten Strukturen und Pulver mittlerweile herunter bis ca. 500 nm. Dazwischen liegen die Kolloidsysteme. Die Kolloidforschung schließt also die Spanne zwischen molekularen Effekten und Festkörpereigenschaften: Fast exklusiv stehen ihr sechs Größenordnungen des Molekulargewichts oder zwei Dekaden der räumlichen Ausdehnung mit allen damit verbundenen neuen Effekten zur Verfügung. Man bezeichnet diese Dimension auch als "mesoskopisch", was ausdrücken soll, dass die Skala zwischen vertrauten Größenordnungen liegt.

Das obere Bild ist deshalb so informativ, weil es gleichzeitig ein Forschungsprogramm umreißt. Die besonderen Eigenschaften und Nutzungsmöglichkeiten von Kolloiden beruhen nämlich im Regelfall auf ihrer Mittelstellung zwischen sehr großen Molekülen und sehr kleinen Festkörpern. Verknüpft mit der geringen Größe der Partikel ist zum Beispiel eine enorme spezifische Oberfläche: Sie erreicht pro Gramm leicht die Fläche eines Fußballfeldes. Auch auf der Zeitskala für die inneren Bewegungen in diesen Systemen kommen wir in einen Bereich, den wir aus der alltäglichen Erfahrung kennen und auch in technischen Prozessen erleben können.