कोलाइड

कोलाइड एक ऐसा मिश्रण है जिसमें एक पदार्थ सूक्ष्मदर्शी रूप से फैले हुए विलेयता कणों से मिलकर दूसरे पदार्थ में निलंबन (रसायन विज्ञान) होता है। कुछ परिभाषाएँ निर्दिष्ट करती हैं कि कणों को एक तरल में फैलाया जाना चाहिए, जबकि अन्य एरोसोल और जैल जैसे पदार्थों को सम्मिलित करने के लिए परिभाषा का विस्तार करते हैं। कोलाइडल निलंबन शब्द स्पष्ट रूप से समग्र मिश्रण को संदर्भित करता है (चूँकि 'सस्पेंशन (रसायन विज्ञान)' शब्द का एक संकीर्ण अर्थ बड़े कण आकार द्वारा कोलाइड्स से अलग है)। कोलाइड में परिक्षिप्त प्रावस्था (निलंबित कण) और सतत प्रावस्था (निलंबन का माध्यम) होती है। फैली हुई अवस्था के कणों का व्यास लगभग 1 नैनोमीटर से 1 माइक्रोमीटर होता है। टिंडल प्रभाव के कारण कुछ कोलाइड पारभासी होते हैं, जो कि कोलाइड में कणों द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन है। अन्य कोलाइड अपारदर्शिता (ऑप्टिक्स) हो सकते हैं या उनका रंग हल्का हो सकता है।

कोलाइडल निलंबन इंटरफ़ेस और कोलाइड विज्ञान का विषय है। अध्ययन के इस क्षेत्र को 1845 में इटली के रसायनज्ञ फ्रांसेस्को सेलमी द्वारा पेश किया गया था और स्कॉटलैंड के वैज्ञानिक थॉमस ग्राहम (रसायनज्ञ) द्वारा 1861 से आगे की जांच की गई।

वर्गीकरण
कोलाइड्स को निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है: इस आकार सीमा में फैले हुए चरण के साथ सजातीय मिश्रण को कोलाइडियल एरोसोल, कोलाइडियल इमल्शन, कोलाइडियल निलंबन, कोलाइडियल फोम, कोलाइडियल फैलाव या हाइड्रोसोल कहा जा सकता है।

हाइड्रोकोलोइड्स
हाइड्रोक्लोइड्स कुछ रसायनों (अधिकत्तर पॉलीसेकेराइड और प्रोटीन) का वर्णन करते हैं जो पानी में कोलाइड रूप से फैलाने योग्य होते हैं। इस प्रकार प्रभावी रूप से घुलनशील बनने से वे श्यानता और/या उत्प्रेरण जेलेशन को बढ़ाकर पानी के रिओलॉजी को बदल देते हैं। वे अन्य रसायनों के साथ अन्य संवादात्मक प्रभाव प्रदान कर सकते हैं, कुछ स्थितियों में सहक्रियात्मक अन्य विरोधी में इन विशेषताओं का उपयोग करके हाइड्रोकोलॉइड बहुत उपयोगी रसायन हैं क्योंकि फार्मास्यूटिकल्स, व्यक्तिगत देखभाल और औद्योगिक अनुप्रयोगों के माध्यम से खाद्य पदार्थों से प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में, वे स्थिरीकरण, अस्थिरता और पृथक्करण, जेलेशन, प्रवाह नियंत्रण, क्रिस्टलीकरण नियंत्रण और कई अन्य प्रभाव प्रदान कर सकते हैं। घुलनशील रूपों के उपयोग के अतिरिक्त कुछ हाइड्रोकोलोइड्स में सूखे रूप में अतिरिक्त उपयोगी कार्यक्षमता होती है यदि घुलनशीलता के बाद उन्हें पानी हटा दिया जाता है - जैसे सांस स्ट्रिप्स या सॉसेज केसिंग या वास्तव में, घाव ड्रेसिंग फाइबर के लिए फिल्मों के निर्माण में, कुछ अधिक दूसरों की तुलना में त्वचा के साथ संगत हाइड्रोकार्बन के कई अलग-अलग प्रकार हैं जिनमें से प्रत्येक संरचना, कार्य और उपयोगिता में अंतर के साथ है जो सामान्यतः रियोलॉजी के नियंत्रण और रूप और बनावट के भौतिक संशोधन में विशेष अनुप्रयोग क्षेत्रों के लिए सबसे उपयुक्त हैं। स्टार्च और कैसिइन जैसे कुछ हाइड्रोकार्बन उपयोगी खाद्य पदार्थ होने के साथ-साथ रियोलॉजी संशोधक भी हैं, अन्य में सीमित पोषक मूल्य होते हैं, जो सामान्यतः फाइबर का स्रोत प्रदान करते हैं।

हाइड्रोकोलॉइड्स शब्द भी एक प्रकार की ड्रेसिंग को संदर्भित करता है जिसे त्वचा में नमी को लॉक करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और त्वचा की प्राकृतिक उपचार प्रक्रिया में सहायता करता है,जिससे निशान, खुजली और खराश को कम किया जा सकता है।

घटक
हाइड्रोकार्बन में कुछ प्रकार के जेल बनाने वाले एजेंट होते हैं, जैसे सोडियम कार्बोक्सिमिथाइलसेलुलोज (एनएसीएमसी) और जिलेटिन वे सामान्यतः त्वचा से 'चिपकने' के लिए किसी प्रकार के सीलेंट,अथार्त पॉलीयुरेथेन के साथ मिलाए जाते हैं।

समाधान के साथ तुलना में कोलाइड
कोलाइड में परिक्षिप्त प्रावस्था और सतत प्रावस्था होती है, जबकि विलयन (रसायन) में विलेय और विलायक केवल एक प्रावस्था बनाते हैं। एक घोल में एक विलेय व्यक्तिगत अणु या आयन होते हैं, जबकि कोलाइडल कण बड़े होते हैं। उदाहरण के लिए, पानी में नमक के घोल में सोडियम क्लोराइड (एनएसीएल) क्रिस्टल घुल जाता है, और Na+ और Cl− आयन पानी के अणुओं से घिरे होते हैं। चूँकि दूध जैसे कोलाइड में, कोलाइडल कण अलग-अलग वसा अणुओं के अतिरिक्त वसा के ग्लोब्यूल्स होते हैं। क्योंकि कोलाइड कई चरणों वाला होता है, इसमें पूरी तरह मिश्रित, निरंतर समाधान की तुलना में बहुत भिन्न गुण होते हैं।

कणों के बीच सहभागिता
कोलॉइडी कणों की अन्योन्यक्रिया में निम्नलिखित बल महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं:
 * बहिष्कृत मात्रा: यह कठोर कणों के बीच किसी भी ओवरलैप की असंभवता को संदर्भित करता है।
 * कूलम्ब का नियम: कोलॉइडी कणों में अधिकांशतः विद्युत आवेश होता है और इसलिए वे एक-दूसरे को आकर्षित या प्रतिकर्षित करते हैं। निरंतर और फैली हुई दोनों अवस्थाओं का आवेश, साथ ही चरणों की गतिशीलता इस अंतःक्रिया को प्रभावित करने वाले कारक हैं।
 * वैन डेर वाल्स बल: यह दो द्विध्रुवों के बीच परस्पर क्रिया के कारण होता है जो या तो स्थायी या प्रेरित होते हैं। तथापि कणों में स्थायी द्विध्रुव न हो, इलेक्ट्रॉन घनत्व के उतार-चढ़ाव एक कण में एक अस्थायी द्विध्रुव को जन्म देते हैं। यह अस्थायी द्विध्रुव पास के कणों में द्विध्रुव को प्रेरित करता है। अस्थायी द्विध्रुव और प्रेरित द्विध्रुव तब एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। इसे वैन डेर वाल्स बल के रूप में जाना जाता है, और यह सदैव उपस्थित रहता है (जब तक फैली हुई और निरंतर चरणों के अपवर्तक सूचकांकों का मिलान नहीं किया जाता है) जो की कम दूरी का होता है, और यह आकर्षक होता है।
 * पॉलीमर से ढकी सतहों के बीच या गैर-सोखने वाले पॉलीमर वाले समाधानों में स्टेरिक प्रभाव इंटरपार्टिकल बलों को संशोधित कर सकते हैं, जिससे एक अतिरिक्त स्टेरिक प्रतिकारक बल (जो मुख्य रूप से मूल रूप से एंट्रोपिक होता है) या उनके बीच एक आकर्षक कमी बल उत्पन्न होता है।

अवसादन वेग
पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र कोलाइडल कणों पर कार्य करता है। इसलिए, यदि कोलाइडल कण निलंबन के माध्यम से सघन हैं, तो वे अवसादन (नीचे की ओर गिरना) करेंगे, या यदि वे कम घने हैं, तो वे क्रीमिंग (रसायन विज्ञान) (ऊपर की ओर तैरेंगे) बड़े कणों में तलछट की प्रवृत्ति भी अधिक होती है क्योंकि उनके पास इस गति का प्रतिकार करने के लिए छोटी ब्राउनियन गति होती है।

स्टोक्स के नियम को गुरुत्वाकर्षण के साथ जोड़कर अवसादन या क्रीमिंग वेग पाया जाता है:


 * $$m_Ag=6\pi \eta rv$$

जहाँ पर


 * $$m_Ag$$ कोलाइडल कणों का आर्किमिडीज का सिद्धांत है,


 * $$\eta$$ निलंबन माध्यम की श्यानता है,


 * $$r$$ कोलाइडल कण की त्रिज्या है,

तथा $$v$$ अवसादन या क्रीमिंग वेग है।

कोलाइडल कण का द्रव्यमान निम्नलिखित का उपयोग करके पाया जाता है:


 * $$m_A =V(\rho_1 - \rho_2)$$

जहाँ पर


 * $$V$$ कोलाइडल कण का आयतन है, जिसकी गणना गोले के आयतन $$V = \frac{4}{3}\pi r^3$$ का उपयोग करके की जाती है और कोलाइडल कण और निलंबन माध्यम के बीच द्रव्यमान घनत्व में अंतर है।

तथा $$\rho_1-\rho_2$$ कोलाइडल कण और निलंबन माध्यम के द्रव्यमान घनत्व में अंतर है।

पुनर्व्यवस्थित करके, अवसादन या क्रीमिंग वेग है:


 * $$v = \frac{m_Ag}{6\pi\eta r}$$

कोलाइडल कणों के व्यास के लिए एक ऊपरी आकार-सीमा है क्योंकि 1 माइक्रोन से बड़े कण तलछट की ओर जाते हैं, और इस प्रकार पदार्थ को कोलाइडल निलंबन नहीं माना जाएगा।

कोलाइडल कणों को अवसादन संतुलन में कहा जाता है यदि अवसादन की दर ब्राउनियन गति से गति की दर के समान होती है।

तैयारी
कोलाइड्स तैयार करने के दो प्रमुख विधि हैं:
 * मिलिंग, एयरोसोल स्प्रे, या कतरनी के अनुप्रयोग (जैसे, हिलाना, मिलाना, या उच्च-कतरनी मिक्सर) द्वारा बड़े कणों या बूंदों को कोलाइडल आयामों में फैलाया जाता था।
 * वर्षा (रसायन विज्ञान), संघनन, या रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं द्वारा बड़े कोलाइडल कणों में छोटे घुले हुए अणुओं का संघनन ऐसी प्रक्रियाओं का उपयोग कोलाइडल स्टोबर प्रक्रिया या कोलाइडयन सोने की तैयारी में किया जाता है।

स्थिरीकरण
एक कोलाइडयन प्रणाली की स्थिरता समाधान में निलंबित शेष कणों द्वारा परिभाषित की जाती है और कणों के बीच अन्योन्यक्रिया बलों पर निर्भर करती है। इनमें इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन और वैन डेर वाल्स बल सम्मिलित हैं क्योंकि वे दोनों प्रणाली की समग्र थर्मोडायनामिक मुक्त ऊर्जा में योगदान करते हैं।

एक कोलाइड स्थिर होता है यदि कोलाइडल कणों के बीच आकर्षक बलों के कारण अन्योन्यक्रिया ऊर्जा KT (ऊर्जा) से कम होती है, जहां k बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है और T निरपेक्ष तापमान है। यदि ऐसा है तो कोलॉइडी कण एक दूसरे को प्रतिकर्षित करेंगे या केवल अशक्त रूप से आकर्षित करेंगे और पदार्थ निलंबन बना रहेगा।

यदि अन्योन्यक्रिया ऊर्जा kT से अधिक है, तो आकर्षक बल प्रबल होंगे, और कोलाइडल कण आपस में टकराना प्रारंभ कर देंगे। इस प्रक्रिया को सामान्यतः कण एकत्रीकरण के रूप में संदर्भित किया जाता है, किंतु इसे फ्लोक्यूलेशन, जमावट (जल उपचार) या अवक्षेपण (रसायन विज्ञान) के रूप में भी जाना जाता है। चूँकि इन शब्दों का अधिकांशतः एक दूसरे के स्थान पर उपयोग किया जाता है, कुछ परिभाषाओं के लिए उनके अर्थ थोड़े भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, जमावट का उपयोग अपरिवर्तनीय, स्थायी एकत्रीकरण का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है, जहां कणों को एक साथ रखने वाली ताकतें सरगर्मी या मिश्रण के कारण होने वाली किसी भी बाहरी ताकत से अधिक प्रबल होती हैं। फ्लोकुलेशन का उपयोग अशक्त आकर्षक बलों से जुड़े प्रतिवर्ती एकत्रीकरण का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है, और कुल मिलाकर सामान्यतः फ्लोक कहा जाता है। अवक्षेपण शब्द सामान्य रूप से कोलाइड फैलाव से एक ठोस (अवक्षेपण) में एक चरण परिवर्तन का वर्णन करने के लिए आरक्षित होता है, जब यह एक क्षोभ के अधीन होता है। एकत्रीकरण अवसादन या क्रीमिंग का कारण बनता है, इसलिए कोलाइड अस्थिर है: यदि इनमें से कोई भी प्रक्रिया होती है तो कोलाइड अब निलंबन नहीं रहेगा।एकत्रीकरण के विपरीत स्थिरीकरण के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक स्थिरीकरण और स्टेरिक स्थिरीकरण दो मुख्य तंत्र हैं। दो तंत्रों का संयोजन भी संभव है (इलेक्ट्रोस्टेरिक स्थिरीकरण)।
 * इलेक्ट्रोस्टैटिक स्थिरीकरण समान विद्युत आवेशों के पारस्परिक प्रतिकर्षण पर आधारित है। कोलाइडल कणों का आवेश एक दोहरी परत (सतही विज्ञान) में संरचित होता है, जहाँ कण सतह पर आवेशित होते हैं, किंतु फिर कण को ​​​​चारों ओर घेरने वाले काउंटरों (विपरीत आवेश के आयनों) को आकर्षित करते हैं। जीटा क्षमता के संदर्भ में निलंबित कोलाइडल कणों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण सबसे आसानी से निर्धारित होता है। एकत्रीकरण पर वैन डेर वाल्स आकर्षण और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के संयुक्त प्रभाव को डीएलवीओ सिद्धांत द्वारा मात्रात्मक रूप से वर्णित किया गया है। कोलाइड को स्थिर करने का एक सामान्य विधि पेप्टाइजेशन है, एक प्रक्रिया जहां इसे इलेक्ट्रोलाइट से मिलाया जाता है।
 * स्टेरिक स्थिरीकरण में कणों पर एक बहुलक या सर्फेक्टेंट की एक परत को अवशोषित करना सम्मिलित होता है जिससे उन्हें आकर्षक बलों की सीमा में बंद होने से रोका जा सकता है । बहुलक में श्रृंखलाएँ होती हैं जो कण की सतह से जुड़ी होती हैं और श्रृंखला का वह भाग जो बाहर फैला होता है,जो निलंबन माध्यम में घुलनशील होता है। इस तकनीक का उपयोग कार्बनिक सॉल्वैंट्स सहित सभी प्रकार के सॉल्वैंट्स में कोलाइडयन कणों को स्थिर करने के लिए किया जाता है।

जेल नेटवर्क स्थिरीकरण नामक विधि एकत्रीकरण और अवसादन दोनों के लिए स्थिर कोलाइड्स का उत्पादन करने के प्रमुख विधि का प्रतिनिधित्व करती है। विधि में कोलाइडयन निलंबन में एक बहुलक को जोड़ने में सम्मिलित होता है जो जेल नेटवर्क बनाने में सक्षम होता है। पॉलीमेरिक आव्यूह की कठोरता से कणों का जमना बाधित होता है, जहां कण फंस जाते हैं, और लंबी बहुलक श्रृंखला बिखरे हुए कणों को स्टेरिक या इलेक्ट्रोस्टेरिक स्थिरीकरण प्रदान कर सकती है। ऐसे पदार्थों के उदाहरण ज़ैंथन गम और ग्वार गम हैं।

अस्थिरता
अस्थिरता को विभिन्न विधि से पूरा किया जा सकता है:
 * इलेक्ट्रोस्टैटिक बैरियर को हटाना जो कणों के एकत्रीकरण को रोकता है। यह कणों की डिबाई लंबाई (विद्युत दोहरी परत की चौड़ाई) को कम करने के लिए निलंबन में नमक मिलाकर पूरा किया जा सकता है। यह निलंबन में कणों के सतह आवेश को प्रभावी रूप प्रभावहीन करने के लिए निलंबन के पीएच को बदलकर भी पूरा किया जाता है। यह प्रतिकूल बलों को हटा देता है जो कोलाइडयन कणों को अलग रखता है और वैन डेर वाल्स बलों के कारण एकत्रीकरण की अनुमति देता है। पीएच में सामान्य परिवर्तन जेटा क्षमता में महत्वपूर्ण परिवर्तन में प्रकट हो सकते हैं। जब जीटा क्षमता का परिमाण एक निश्चित सीमा से नीचे होता है, सामान्यतः लगभग ± 5mV, तेजी से जमावट या एकत्रीकरण होता है।
 * एक आवेश पॉलीमर फ्लोकुलेंट का जोड़ पॉलिमर फ़्लोकुलैंट्स आकर्षक इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन द्वारा व्यक्तिगत कोलाइडल कणों को पाट सकते हैं। उदाहरण के लिए, नकारात्मक रूप से आवेशित कोलाइडल सिलिका या मिट्टी के कणों को सकारात्मक रूप से आवेशित बहुलक के अतिरिक्त प्रवाहित किया जा सकता है।
 * गैर-अवशोषित पॉलीमर का जोड़ जिसे डेप्लेटेंट कहा जाता है जो एन्ट्रोपिक प्रभावों के कारण एकत्रीकरण का कारण बनता है।

कम मात्रा अंश के अस्थिर कोलाइडल निलंबन क्लस्टर तरल निलंबन बनाते हैं, जिसमें कणों के अलग-अलग समूह तलछट माध्यम से अधिक घने होते हैं, या क्रीम यदि वे कम घने होते हैं। चूँकि उच्च मात्रा अंश के कोलाइडल निलंबन विस्कोलेस्टिक गुणों के साथ कोलाइडयन जैल बनाते हैं। विस्कोइलास्टिक कोलाइडियल जैल, जैसे बेंटोनाइट और टूथपेस्ट, कतरनी के नीचे तरल पदार्थ की तरह बहते हैं, किंतु जब कतरनी हटा दी जाती है तो उनका आकार बनाए रखता है। यही कारण है कि टूथपेस्ट ट्यूब से टूथपेस्ट को निचोड़ा जा सकता है, किंतु इसे लगाने के बाद टूथब्रश पर रहता है।

निगरानी स्थिरता
किसी उत्पाद के फैलाव की स्थिति की निगरानी करने के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक, और अस्थिरीकरण की घटनाओं की पहचान करने और इसकी मात्रा निर्धारित करने के लिए, ऊर्ध्वाधर स्कैनिंग के साथ युग्मित कई प्रकाश प्रकीर्णन हैं।   टर्बिडीमेट्री के रूप में जानी जाने वाली यह विधि, प्रकाश के उस अंश को मापने पर आधारित है, जो नमूने के माध्यम से भेजे जाने के बाद, कोलाइडयन कणों द्वारा बैकस्कैटर किया गया। बैकस्कैटरिंग तीव्रता औसत कण आकार और फैलाव चरण के वॉल्यूम अंश के सीधे आनुपातिक है। इसलिए अवसादन या क्रीमिंग के कारण एकाग्रता में स्थानीय परिवर्तन और एकत्रीकरण के कारण कणों के एक साथ टकराने का पता लगाया जाता है और निगरानी की जाती है। ये घटनाएं अस्थिर कोलाइड्स से जुड़ी हैं।

कोलाइडल कण के आकार का पता लगाने के लिए गतिशील प्रकाश प्रकीर्णन का उपयोग किया जा सकता है, यह मापने के लिए कि वे कितनी तेजी से फैलते हैं। इस विधि में लेजर प्रकाश को कोलाइड की ओर निर्देशित करना सम्मिलित है। प्रकिर्णित प्रकाश एक हस्तक्षेप प्रतिरूप बनाएगा और इस प्रतिरूप में प्रकाश की तीव्रता में उतार-चढ़ाव कणों की ब्राउनियन गति के कारण होता है। यदि कणों का स्पष्ट आकार एकत्रीकरण के माध्यम से एक साथ टकराने के कारण बढ़ता है, तो इसका परिणाम धीमी ब्राउनियन गति में होगा। यह तकनीक पुष्टि कर सकती है कि एकत्रीकरण हुआ है यदि स्पष्ट कण आकार कोलाइडल कणों के लिए विशिष्ट आकार सीमा से परे निर्धारित किया गया है।

शेल्फ लाइफ भविष्यवाणी के लिए त्वरित तरीके
अस्थिरता की काइनेटिक प्रक्रिया अधिक लंबी हो सकती है (कुछ उत्पादों के लिए कई महीनों या वर्षों तक) और नए उत्पाद डिजाइन के लिए उचित विकास समय तक पहुंचने के लिए फॉर्म्युलेटर को और त्वरित विधि का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। थर्मल विधियों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है और अस्थिरता में तेजी लाने के लिए तापमान में वृद्धि होती है (चरण विपरीत या रासायनिक गिरावट के महत्वपूर्ण तापमान के नीचे) तापमान न केवल श्यानता को प्रभावित करता है, चूँकि गैर-आयनिक सर्फेक्टेंट या अधिक सामान्यतः प्रणाली के अंदर अंतःक्रियात्मक बलों के स्थिति में इंटरफेशियल तनाव को भी प्रभावित करता है। उच्च तापमान पर फैलाव को एक उत्पाद के लिए वास्तविक जीवन स्थितियों को अनुकरण करने में सक्षम बनाता है (उदाहरण के लिए गर्मियों में एक कार में सनस्क्रीन क्रीम की ट्यूब) किंतु 200 गुना तक अस्थिरता प्रक्रियाओं को तेज करने के लिए भी कंपन सेंट्रीफ्यूगेशन और आंदोलन सहित यांत्रिक त्वरण का कभी-कभी उपयोग किया जाता है। वे उत्पाद को विभिन्न बलों के अधीन करते हैं जो कणों / बूंदों को एक दूसरे के विपरीत धकेलते हैं, इसलिए फिल्म जल निकासी में सहायता करते हैं। चूँकि कुछ इमल्शन सामान्य गुरुत्व में कभी नहीं जुड़ते हैं, जबकि वे कृत्रिम गुरुत्व के तहत होते हैं। इसके अतिरिक्त सेंट्रीफ्यूगेशन और कंपन का उपयोग करते समय कणों की विभिन्न आबादी के पृथक्करण पर प्रकाश डाला गया है।

परमाणुओं के लिए एक मॉडल प्रणाली के रूप में
भौतिकी में कोलाइड्स परमाणुओं के लिए एक रौचक मॉडल प्रणाली है। माइक्रोमीटर-स्केल कोलाइडयन कण अधिक बड़े होते हैं जिन्हें कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी जैसी ऑप्टिकल तकनीकों द्वारा देखा जा सकता है। कई बल जो पदार्थ की संरचना और व्यवहार को नियंत्रित करते हैं, जैसे बहिष्कृत वॉल्यूम इंटरैक्शन या इलेक्ट्रोस्टैटिक बल, कोलाइडयन निलंबन की संरचना और व्यवहार को नियंत्रित करते हैं। उदाहरण के लिए, आदर्श गैसों को मॉडल करने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकों को वैज्ञानिक मॉडलिंग के लिए कठोर गोलाकार कोलाइडयन निलंबन के व्यवहार पर प्रयुक्त किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त कोलाइडयन निलंबन में चरण संक्रमण का वास्तविक समय में ऑप्टिकल तकनीकों का उपयोग करके अध्ययन किया जा सकता है, और तरल पदार्थों में चरण संक्रमण के अनुरूप हैं। कई रौचक स्थितियों में कोलाइड निलंबन को नियंत्रित करने के लिए ऑप्टिकल तरलता का उपयोग किया जाता है।

क्रिस्टल
एक कोलाइडल क्रिस्टल कणों का एक उच्च क्रम (क्रिस्टल जाली) सरणी है जो बहुत लंबी दूरी (सामान्यतः कुछ मिलीमीटर से एक सेंटीमीटर के क्रम में) पर बन सकता है और जो उनके परमाणु या आणविक समकक्षों के अनुरूप दिखाई देता है। इस क्रमित घटना के उत्तम प्राकृतिक उदाहरणों में से एक मूल्यवान ओपल में पाया जा सकता है, जिसमें शुद्ध विकट के शानदार क्षेत्र: सिलिकॉन डाइऑक्साइड (या सिलिका, SiO2) के अनाकार कोलाइडल क्षेत्रों के क्लोज-पैक डोमेन से स्पेक्ट्रम रंग का परिणाम होता है।). ये गोलाकार कण ऑस्ट्रेलिया और अन्य जगहों पर अत्यधिक रेशमी पूलों में अवक्षेपित होते हैं और जलस्थैतिक और गुरुत्वाकर्षण बलों के तहत अवसादन और संपीड़न (भौतिक) के वर्षों के बाद इन अत्यधिक क्रमबद्ध सरणियों का निर्माण करते हैं। सबमाइक्रोमेट्री गोलाकार कणों की आवधिक सरणी अंतरालीय दोष के समान सरणी प्रदान करती है: शून्य, जो दृश्य स्पेक्ट्रम प्रकाश तरंगों के लिए एक प्राकृतिक विवर्तन ग्रेटिंग के रूप में कार्य करती है, विशेष रूप से जब अंतरालीय रिक्ति ऑप्टिकल भौतिकी प्रकाश तरंग के समान परिमाण के समान क्रम की होती है।

इस प्रकार, यह कई वर्षों से ज्ञात है कि, कूलम्ब के नियम कूलॉम्बिक इंटरैक्शन के कारण, एक जलीय वातावरण में इलेक्ट्रिक आवेश मैक्रोमोलेक्यूल्स इंटरपार्टिकल पृथक्करण दूरी के साथ लंबी दूरी के क्रिस्टल जैसे सहसंबंध प्रदर्शित कर सकते हैं, जो अधिकांशतः अलग-अलग कण व्यास से बहुत अधिक होते हैं। प्रकृति में इन सभी स्थितियों में, एक ही शानदार इंद्रधनुषी (या रंगों का खेल) विवर्तन और दृश्य प्रकाश तरंगों के रचनात्मक हस्तक्षेप के लिए उत्तरदाई ठहराया जा सकता है जो क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों में एक्स-रे के प्रकीर्णन के समान स्थिति में ब्रैग के नियम को संतुष्ट करते हैं।

इन तथाकथित कोलाइडल क्रिस्टल के भौतिकी और रसायन विज्ञान की खोज में बड़ी संख्या में प्रयोग अपेक्षाकृत सरल विधि के परिणामस्वरूप सामने आए हैं जो पिछले 20 वर्षों में सिंथेटिक मोनोडिस्पर्स कोलाइड्स (बहुलक और खनिज दोनों) तैयार करने के लिए विकसित हुए हैं और विभिन्न के माध्यम से तंत्र, उनके लंबी दूरी के आदेश गठन को प्रयुक्त करना और संरक्षित करना है।

जीव विज्ञान में
कोलाइडल चरण पृथक्करण बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट्स में कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म और सेल न्यूक्लियस दोनों के कंपार्टमेंटलाइज़ेशन के लिए एक महत्वपूर्ण आयोजन सिद्धांत है - लिपिड बाइलेयर बायोलॉजिकल मेम्ब्रेन एक प्रकार के लिक्विड क्रिस्टल के माध्यम से कंपार्टमेंटलाइज़ेशन के समान बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट शब्द का उपयोग कोशिकाओं के अंदर तरल-तरल या तरल-ठोस चरण पृथक्करण के माध्यम से उत्पन्न होने वाले मैक्रोमोलेक्यूल्स के समूहों को संदर्भित करने के लिए किया गया है। मैक्रोमोलेक्युलर क्राउडिंग कोलाइडल चरण पृथक्करण और जैव-आणविक संघनन के गठन को दृढ़ता से बढ़ाता है।

पर्यावरण में
कोलाइडल कण सतह के पानी (समुद्री पानी, झीलों, नदियों, ताजे जल निकायों) और दरार वाली चट्टानों में घूमने वाले भूमिगत जल में विविध प्रदूषकों के परिवहन सदिश के रूप में भी काम कर सकते हैं (जैसे चूना पत्थर, बलुआ पत्थर, ग्रेनाइट)। रेडियोन्यूक्लाइड और भारी धातुएँ पानी में निलंबित कोलाइड्स पर आसानी से सोख लेते हैं। विभिन्न प्रकार के कोलाइड पहचाने जाते हैं: अकार्बनिक कोलाइड (जैसे मिट्टी के कण, सिलिकेट, लौह ऑक्सी-हाइड्रॉक्साइड), कार्बनिक कोलाइड (ह्यूमिक और फुल्विक पदार्थ)। जब भारी धातुएं या रेडियोन्यूक्लाइड अपने स्वयं के शुद्ध कोलाइड बनाते हैं, तो "ईजेनकोलॉइड" शब्द का उपयोग शुद्ध चरणों को नामित करने के लिए किया जाता है, अथार्त, शुद्ध Tc(OH)4, U(OH)4, or Am(OH)3 नेवादा परमाणु परीक्षण स्थल पर प्लूटोनियम के लंबी दूरी के परिवहन के लिए कोलाइड्स पर संदेह किया गया है। वे कई वर्षों से विस्तृत अध्ययन का विषय रहे हैं। चूँकि घनी मिट्टी की झिल्ली में होने वाली अल्ट्राफिल्ट्रेशन की प्रक्रिया के कारण सघन बेंटोनाइट और गहरी मिट्टी संरचनाओं में अकार्बनिक कोलाइड्स की गतिशीलता बहुत कम होती है। प्रश्न छोटे कार्बनिक कोलाइड्स के लिए कम स्पष्ट है जो अधिकांशतः वास्तव में विघटित कार्बनिक अणुओं के साथ पोरवाटर में मिश्रित होते हैं।

मृदा विज्ञान में, मिट्टी में कोलाइडल अंश में छोटे मिट्टी और ह्यूमस कण होते हैं जो 1μm से कम व्यास के होते हैं और सकारात्मक और/या नकारात्मक इलेक्ट्रोस्टैटिक आवेश ले जाते हैं जो मिट्टी के नमूने की रासायनिक स्थितियों, अर्थात मिट्टी पीएच के आधार पर भिन्न होते हैं।

अंतःशिरा चिकित्सा
अंतःशिरा चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले कोलाइड समाधान मात्रा विस्तारक के एक प्रमुख समूह से संबंधित हैं और इसका उपयोग अंतःशिरा द्रव प्रतिस्थापन के लिए किया जा सकता है। कोलाइड्स रक्त में एक उच्च कोलाइड आसमाटिक दबाव बनाए रखते हैं, और इसलिए उन्हें सैद्धांतिक रूप से इंट्रावास्कुलर वॉल्यूम में वृद्धि करनी चाहिए, जबकि अन्य प्रकार के वॉल्यूम विस्तारक जिन्हें क्रिस्टलॉइड समाधान कहा जाता है अंतरालीय मात्रा और इंट्रासेल्युलर वॉल्यूम भी बढ़ाते हैं। चूँकि, इस अंतर से प्रभावकारिता में वास्तविक अंतर को लेकर अभी भी विवाद है, और कोलाइड्स के इस उपयोग से संबंधित अधिकांश शोध जोआचिम बोल्ड के कपटपूर्ण शोध पर आधारित है। एक और अंतर यह है कि क्रिस्टलोइड्स सामान्यतः कोलाइड्स की तुलना में बहुत सस्ते होते हैं।