Hệ keo

Hệ keo, còn gọi là hệ phân tán keo, là một hệ thống có hai thể của vật chất, một dạng hỗn hợp ở giữa "hỗn hợp đồng nhất" và "hỗn hợp không đồng nhất".
Rất nhiều chất quen thuộc bao gồm cả bơ, sữa, kem sữa, các aerosol (Ví dụ như sương mù, khói sương (tiếng Anh: "Smog", kết hợp của từ "smoke" và "fog"), khói xe), nhựa đường, mực, sơn, bọt biển đều là hệ keo. Bộ môn nghiên cứu về hệ keo được nhà khoa học người Scotland Thomas Graham mở đầu vào năm 1861.
Các hạt phân tán trong một hệ keo có kích thước từ 0,001 đến 1 micrômét. Một số tài liệu khác định nghĩa là các hạt keo có kích thước không nhìn được bằng kính hiển vi quang học thông thường, tức là các hạt keo có kích thước lớn nhất vào khoảng 0,1 micrômét. Các hệ phân tán với kích thước hạt phân tán nằm trong khoảng này gọi là aerosol keo, nhũ tương keo, bọt keo, huyền phù keo hay hệ phân tán keo. Hệ keo có thể có màu hay mờ đục vì hiệu ứng Tyndall, là sự tán xạ ánh sáng bởi các chất phân tán trong hệ keo.
Phân loại.
Thường các hệ keo được phân loại theo trạng thái vật lý của môi trường phân tán và của các hạt keo:
Ngoài ra còn có cách phân biệt các hệ keo theo đặc tính tương tác giữa chất phân tán và môi trường phân tán: kỵ nước hay ưa nước.
Tương tác giữa những hạt keo.
Các hạt keo thường có kích thước lớn nên không bị tác động của hiệu ứng lượng tử. Mặc dầu vậy chúng đủ nhỏ để có thể bị tác động bởi các chuyển động nhiệt trong hệ keo.
Các lực sau đây đóng vai trò quan trọng trong tương tác giữa những hạt keo:
Độ bền.
Một hệ keo được gọi là hệ keo bền khi các hạt keo không lắng xuống đáy của môi trường phân tán và không kết dính lại với nhau. Ổn định không gian và ổn định tĩnh điện là hai phương pháp chính để ổn định một hệ keo. Ổn định tĩnh điện dựa trên lực đẩy tương tác giữa những phần tử có cùng điện tích. Các thể khác nhau thường có tính hấp thụ điện khác nhau, vì thế mà tạo thành hai lớp tích điện trên mọi bề mặt. Các hạt keo có kích thước nhỏ dẫn đến tỷ lệ bề mặt rất lớn (so với thể tích của hạt keo) nên hiệu ứng này được tăng cường rất nhiều trong các hệ keo. Trong một hệ keo bền, trọng lượng của chất phân tán rất nhỏ nên lực đẩy của chất lỏng hay động năng không đủ lớn để vượt qua được lực đẩy tĩnh điện giữa các lớp tích điện của môi trường phân tán. Hạt keo có tích điện có thể quan sát thấy bằng cách đưa hệ keo vào một điện trường: tất cả các hạt đều đi về cùng một điện cực và vì thế phải có cùng điện tích.
Sự phá vỡ một hệ keo gọi là đông tụ hay keo tụ, có thể thực hiện bằng cách đun nóng hay cho thêm chất điện phân. Đun nóng sẽ làm tăng vận tốc của các hạt keo, làm cho chúng có đủ năng lượng xuyên qua lớp cản và kết hợp lại với nhau. Vì được lặp lại nhiều lần, các hạt keo lớn đủ để lắng xuống. Chất điện phân được thêm vào sẽ trung hòa các lớp ion trên bề mặt các hạt keo.
Hệ keo như là mô hình cho nguyên tử.
Trong vật lý hệ keo là một hệ mô hình thú vị cho các nguyên tử. Ví dụ như sự kết tinh và chuyển đổi trạng thái đều có thể quan sát được
Hệ keo trong sinh vật học.
Đầu thế kỷ 20, trước khi enzim học phát triển, hệ keo được xem như là chìa khóa cho các tác dụng của enzim; Ví dụ cho thêm một lượng nhỏ enzim vào một lượng nước sẽ làm thay đổi tính chất của nước, phá hủy chất nền (tiếng Anh: "Substrate") đặc trưng của enzim như dung dịch của ATPase phá hủy ATP. Chính sự sống cũng đã có thể được giải thích bằng các tính chất chung của tất cả các chất keo tạo thành một sinh vật. Tất nhiên là từ khi sinh vật học và sinh hóa học phát triển, lý thuyết hệ keo được thay thế bởi lý thuyết cao phân tử, xem enzim như là một tập hợp của nhiều phân tử lớn giống nhau, hoạt động như các bộ máy rất nhỏ, chuyển động tự do giữa những phân tử nước trong dung dịch và hoạt động riêng lẻ trên các chất nền, không bí hiểm hơn một nhà máy chứa đầy những cỗ máy. Tính chất của nước trong hệ keo không bị thay đổi, khác với những thay đổi thẩm thấu đơn giản mà nguyên nhân có thể là sự hiện diện của một chất được hòa tan trong nước.