Milch, Mayonnaise, Nebel, Wandfarbe und sogar ein Teil unseres Blutes: Kolloide begegnen uns jeden Tag, meist ohne dass wir es bemerken. Der Begriff klingt nach Labor, beschreibt aber etwas sehr Einfaches: winzige Teilchen, die fein verteilt in einem anderen Stoff schweben. Dieser Beitrag erklärt, was ein Kolloid genau ist, welche Arten es gibt und wo sie in Körper, Küche, Natur und Technik vorkommen.
KURZ ERKLÄRT
Auf einen Blick
- Ein Kolloid besteht aus winzigen Teilchen von etwa 1 bis 1000 Nanometern, die fein verteilt in einem anderen Stoff vorliegen.
- „Kolloidal“ beschreibt nur die Größe und Verteilung der Teilchen, nicht den Stoff, aus dem sie bestehen.
- Kolloide liegen im typischen Größenbereich zwischen kleinen gelösten Ionen beziehungsweise Molekülen und groben Suspensionsteilchen.
- Milch, Mayonnaise, Schlagsahne, Gelatine, Rauch und Dispersionsfarbe sind Kolloide oder enthalten kolloidale Bestandteile.
- Das Blutplasma enthält Eiweiße in kolloidaler Größenordnung. Die Blutzellen selbst sind dafür zu groß.
- Mit einem seitlichen Lichtstrahl lassen sich viele Kolloide sichtbar machen. Das ist der Tyndall-Effekt.
GRUNDLAGEN
Was ist ein Kolloid?
Das Wort Kolloid geht auf den britischen Chemiker Thomas Graham zurück. Er prägte den Begriff 1861 nach dem griechischen Wort „kólla“ für Leim. Leimartige Stoffe verhielten sich in seinen Versuchen anders als Salz oder Zucker: Sie wanderten kaum durch eine feine Membran.
Heute versteht man unter einem Kolloid ein Gemisch, in dem ein Stoff in Form winziger Teilchen in einem anderen Stoff verteilt ist. Den verteilten Stoff nennt die Fachsprache disperse Phase, den umgebenden Stoff Dispersionsmedium. Beides zusammen heißt Dispersion.
Entscheidend ist die Größenordnung der verteilten Einheiten: Als kolloidal gelten Strukturen mit mindestens einer Ausdehnung von ungefähr 1 Nanometer bis 1 Mikrometer, also 1000 Nanometern. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist typischerweise etwa 50.000 bis 100.000 Nanometer dick. Kolloidale Einheiten können aus vielen Atomen oder Molekülen bestehen, aber auch einzelne große Moleküle wie Proteine sein. Wie man sich diese Größenordnung vorstellen kann, zeigt die Lektion Nanometer.
Ob ein Stoff gelöst, kolloidal oder grob verteilt vorliegt, erkennt man an seinem Verhalten. Die drei Zustände im Vergleich:
Echte Lösung
Typischerweise kleine gelöste Ionen oder Moleküle unter etwa 1 Nanometer. Unter unveränderten Bedingungen entsteht daraus kein Sediment. Salz- oder Zuckerwasser zeigt im einfachen Seitenlichtversuch normalerweise keinen erkennbaren Lichtweg; Lichtstreuung ist physikalisch nicht vollständig ausgeschlossen.
Kolloid
Verteilte Einheiten von ungefähr 1 bis 1000 Nanometern. Klar bis trüb; viele Systeme sedimentieren langsam und streuen Licht. Wie sichtbar die Streuung ist, hängt auch von Teilchengröße, Konzentration und Material ab. Beispiele: kolloidal verteilte Proteine, Gelatine und Metallpartikel.
Suspension
Typischerweise Teilchen über etwa 1 Mikrometer. Häufig trüb; dichtere Teilchen können sich mit der Zeit absetzen. Ob sie abfiltrierbar sind, hängt von der Porengröße des Filters ab. Beispiele: Lehm in Wasser oder Saft mit Fruchtfleisch.
Vertiefend erklärt die Lektion Dispersion, Lösung oder Suspension die Unterschiede.
Merke
„Kolloidal“ bezeichnet einen fein verteilten Zustand, keine bestimmte Stoffart und kein Qualitätsversprechen. Derselbe Ausgangsstoff kann je nach chemischer Form und Verteilung als gelöste Spezies, kolloidale Teilchen oder grobe Suspension vorliegen. Bei Gold lassen sich etwa gelöste Goldverbindungen, kolloidale Goldpartikel und sichtbarer Goldstaub unterscheiden.
ÜBERSICHT
Die Arten von Kolloiden
Kolloide werden danach eingeteilt, welche Phase in welchem Medium verteilt ist. Feste, flüssige und gasförmige Phasen lassen sich vielfältig kombinieren. Gas in Gas bildet unter gewöhnlichen Bedingungen keine solchen Grenzflächen und wird deshalb nicht als Kolloid eingeordnet.
| Verteilte Phase | Medium | Bezeichnung | Beispiele |
|---|---|---|---|
| Feststoff | Flüssigkeit | Sol | Feine Pigmentdispersion, Metallsol |
| Flüssigkeit | Flüssigkeit | Emulsion | Milchfett, Mayonnaise |
| Gas | Flüssigkeit | Schaum | Schlagsahne, Eischnee |
| Flüssigkeit | Festes Netzwerk | Gel | Gelatinegel |
| Flüssigkeit | Gas | Flüssiges Aerosol | Nebel, Wolken |
| Feststoff | Gas | Festes Aerosol | Rauch |
| Gas | Feststoff | Fester Schaum | Schaumstoff |
| Feststoff | Feststoff | Feste Dispersion | Goldrubinglas |
Gut zu wissen
Die Grenzen sind fließend. Viele Schäume enthalten Bläschen, die größer als 1 Mikrometer sind, und Nebeltröpfchen sind oft einige Mikrometer groß. Trotzdem zählen sie in Lehrbüchern zu den Kolloiden, weil sie sich ähnlich verhalten: Die Teilchen sind fein verteilt, haben eine große Grenzfläche und streuen Licht. Viele Alltagsstoffe sind außerdem Mischsysteme, in denen mehrere Kolloidarten gleichzeitig vorkommen.
KOLLOIDE IM ALLTAG
Kolloide im Körper und in der Küche
Im menschlichen Körper
Lebewesen enthalten viel Wasser. Darin liegen unter anderem große Biomoleküle und fein strukturierte Netzwerke vor. Eiweiße wie Albumin haben Abmessungen von wenigen Nanometern und liegen damit in kolloidaler Größenordnung. Einige Beispiele:
Blut wird oft als Paradebeispiel für ein Kolloid genannt. Ganz genau stimmt das nur für einen Teil. Das Blutplasma, also der flüssige Anteil, enthält Wasser, gelöste Salze und viele Eiweiße in kolloidaler Form. Die roten Blutkörperchen sind dagegen etwa 7 bis 8 Mikrometer groß und damit mehrfach größer als die Obergrenze für Kolloide. Wird Blut im Labor ungerinnbar gemacht und zentrifugiert, setzen sich die Zellen unten ab, und darüber steht das gelbliche Plasma. Fachlich ist Blut deshalb eine Suspension von Zellen in einer kolloidalen Flüssigkeit.
Das Zytoplasma enthält Wasser, Eiweiße, weitere große Moleküle und Zellstrukturen. Es ist kein einfacher homogener Stoff. Sein komplexes mechanisches Verhalten lässt sich in Teilen mit dem von Solen und Gelen vergleichen.
Die Gelenkflüssigkeit ist zähflüssig, weil sie langkettige Moleküle wie Hyaluronsäure enthält. Der Glaskörper im Auge ist ein klares Gel, das zum größten Teil aus Wasser besteht und von Kollagenfasern und Hyaluronsäure in Form gehalten wird.
Diese Beispiele zeigen, wie verbreitet kolloidale Strukturen in der Natur sind. Über eine Wirkung sagen sie nichts aus: „Kolloidal“ beschreibt hier nur, wie fein die Bestandteile verteilt sind.
In der Küche
Kaum ein Ort ist so reich an Kolloiden wie die Küche. Viele Zubereitungen funktionieren nur, weil Fett, Wasser, Luft und Eiweiß fein ineinander verteilt werden.
Milch ist ein anschauliches Beispiel für ein kolloidales Mischsystem. Der Milchzucker ist echt gelöst. Das Milcheiweiß Kasein bildet sogenannte Kasein-Mizellen, deren Durchmesser typischerweise im Bereich einiger zehn bis einiger hundert Nanometer liegt. Das Milchfett ist als Tröpfchen verteilt, also als Emulsion. Beim Homogenisieren werden die Fetttröpfchen deutlich verkleinert, häufig in die Größenordnung um einen Mikrometer, damit der Rahm langsamer aufsteigt.
Dass Milch weiß aussieht, liegt an diesen vielen Teilchen: Sie streuen das Licht in alle Richtungen.
In Mayonnaise sind feine Öltröpfchen in einer wässrigen Phase verteilt. Damit sie nicht wieder zusammenfließen, braucht es einen Emulgator: Das Lecithin aus dem Eigelb setzt sich an die Grenzfläche zwischen Öl und Wasser. Butter ist umgekehrt aufgebaut. Hier sind Wassertröpfchen im Fett verteilt.
Beim Aufschlagen werden feine Luftbläschen eingeschlossen. In Schlagsahne legen sich Fetttröpfchen um die Bläschen, im Eischnee sind es Eiweiße. Beide stabilisieren den Schaum, sodass er eine Weile seine Form behält.
Gelatine besteht aus langen Eiweißketten. Beim Abkühlen verbinden sie sich zu einem feinen Netzwerk, das das Wasser festhält. In Konfitüre übernimmt Pektin aus den Früchten diese Aufgabe, im Pudding die Stärke.
Speiseeis ist Emulsion, Schaum und Dispersion in einem: Fetttröpfchen, Luftbläschen und Eiskristalle sind in einer zuckerhaltigen Flüssigkeit verteilt. Wie das zusammenspielt, erklärt der Beitrag Die Wissenschaft hinter Eiscreme: ein köstliches Kolloid.
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SELBST AUSPROBIEREN
Kolloide sichtbar machen: der Tyndall-Effekt
Einzelne Kolloidteilchen lassen sich mit bloßem Auge nicht auflösen. Ihre Wirkung auf Licht ist jedoch oft sichtbar: Trifft ein Lichtstrahl auf ein geeignetes Kolloid, wird ein Teil des Lichts zur Seite gestreut. Dadurch kann der Strahlweg von der Seite erkennbar werden. Dieser Tyndall-Effekt ist nach John Tyndall benannt, der die Erscheinung im 19. Jahrhundert untersuchte. In sauberem Wasser oder einer klaren Salzlösung ist der Strahlweg bei einem einfachen Vergleich meist kaum sichtbar.
- Fülle zwei saubere, durchsichtige Gläser mit klarem Wasser. Gut geeignet sind Gläser mit glatten Wänden, zum Beispiel ein Becherglas 250 ml mit Teilung und Ausguss.
- Gib in eines der Gläser ein paar Tropfen Milch und rühre um. Das Wasser soll nur ganz leicht trüb werden.
- Dunkle den Raum ab und leuchte mit einer Taschenlampe mit möglichst schmalem Lichtkegel seitlich durch beide Gläser. Ein Laserpointer ist für diesen Alltagsversuch nicht nötig.
- Schau von der Seite: Im Glas mit Milch zeichnet sich der Lichtweg als heller Streifen ab, im reinen Wasser kaum.
Kurz geprüft
Für den Versuch genügt eine Taschenlampe.
Richte einen Laserpointer nie auf die Augen, auch nicht über Spiegelungen am Glas.
Mit Salz- oder Zuckerwasser lässt sich gegenprüfen: Obwohl darin ebenfalls ein Stoff verteilt ist, bleibt der Lichtweg unter vergleichbaren Bedingungen meist kaum sichtbar. Der Versuch weist jedoch nur auf streuende Teilchen hin. Auch größere Suspensionsteilchen können Licht streuen. Größe, Menge, Zusammensetzung oder Qualität der Teilchen lassen sich damit nicht bestimmen.
NATUR UND TECHNIK
Kolloide in Natur, Umwelt und Technik
Nebel und Wolken bestehen aus winzigen Wassertröpfchen, die in der Luft schweben. Sie sind Aerosole. Rauch ist ebenfalls ein Aerosol, hier sind feste Rußteilchen in der Luft verteilt. Sonnenstrahlen, die im Wald durch Nebel oder durch ein Fenster in einen staubigen Raum fallen, zeigen den Tyndall-Effekt im Großen.
Ton und Humus enthalten sehr feine Bestandteile. Tonminerale sind kleiner als 2 Mikrometer und reichen bis in den kolloidalen Bereich. Ihre große Oberfläche hält Wasser und gelöste Stoffe fest. Trübes Flusswasser nach einem Regen oder milchig-türkise Gletscherseen verdanken ihre Farbe ebenfalls feinsten Gesteinsteilchen.
Dispersionsfarbe trägt die Kolloide schon im Namen: Kunststoffteilchen sind fein im Wasser verteilt und verbinden sich beim Trocknen zu einem geschlossenen Film. Tusche enthält fein verteilten Ruß, Cremes sind Emulsionen, Haargel ist ein Gel. Eine besondere Form sind magnetische Kolloide, die auf Magnete reagieren. Mehr dazu im Beitrag Ferrofluide: magnetische Kolloide.
Schon in der Antike färbten Glasmacher Glas mit fein verteiltem Gold und Silber, ohne den Grund dafür zu kennen. Der berühmte Lycurgus-Becher aus dem 4. Jahrhundert wirkt im auffallenden Licht grünlich und leuchtet rot, wenn Licht hindurchfällt. Auch Goldrubinglas erhält seine rote Farbe von Goldteilchen im Nanometerbereich.
Häufiger Irrtum
- „Der Himmel ist blau, weil Kolloide das Licht streuen.“ Das Himmelsblau entsteht vor allem durch Streuung an den Gasmolekülen der Luft selbst. Kolloide wie Dunst und Staub lassen den Himmel eher weißlich erscheinen.
- „Was trüb aussieht, ist ein Kolloid.“ Trübung kann auch von groben Teilchen einer Suspension stammen. Umgekehrt können sehr feine Kolloide fast klar aussehen.
Kolloidal beschreibt einen Zustand
Ob Milch, Nebel, Blutplasma oder Goldrubinglas: „Kolloidal“ bezeichnet einen fein verteilten Zustand. Die Erscheinung ist deshalb in Natur, Körper, Küche und Technik verbreitet.
HINTERGRUND
Warum bleiben Kolloidteilchen verteilt?
Grobe, ausreichend dichte Suspensionsteilchen setzen sich unter Schwerkraft häufig ab. Bei kleinen kolloidalen Teilchen wirken zufällige Bewegung und stabilisierende Wechselwirkungen einer schnellen Entmischung entgegen. Eine unbegrenzte Stabilität folgt daraus nicht.
Wassermoleküle stoßen ununterbrochen von allen Seiten gegen die Teilchen. Kleine Teilchen werden dadurch ständig hin- und hergeschubst und mischen sich immer wieder durch. Diese Zitterbewegung beobachtete der Botaniker Robert Brown 1827 unter dem Mikroskop, Albert Einstein erklärte sie 1905. Sie heißt Brownsche Molekularbewegung. Mehr dazu in der Lektion Brownsche Bewegung.
Viele Kolloidteilchen tragen elektrische Oberflächenladungen. Gleichartig geladene Teilchen können sich abstoßen und dadurch eine Zusammenlagerung erschweren. Das Zeta-Potenzial ist ein elektrokinetisches Potenzial an der Grenzregion zwischen Teilchen und Flüssigkeit; es ist keine direkte Messung der gesamten Oberflächenladung und allein keine Stabilitätsgarantie. Die Lektion Zeta-Potential ordnet den Begriff ein. Andere Systeme werden durch räumlich abschirmende Hüllen stabilisiert, zum Beispiel durch geeignete Emulgatoren oder Polymere.
Wird die Stabilisierung geschwächt, können Teilchen zusammenlagern. Je nach Vorgang wird von Aggregation, Agglomeration oder Koagulation gesprochen. Größere Verbände können stärker trüben und sich schließlich absetzen. Was das für kolloidale Dispersionen bedeutet, beschreibt der Beitrag Agglomeration bei Kolloiden: Trübung verstehen.
Aus dem Alltag
Wird Milch sauer, sinkt ihr pH-Wert. Bei etwa pH 4,6 verlieren die Kasein-Mizellen ihre abstoßende Ladung und lagern sich zusammen: Die Milch wird dick und flockt aus. Genau das nutzt man bei Joghurt und Quark. Der Vergleich zeigt das Prinzip, nicht jedes Detail. Wie stabil ein Kolloid ist, hängt immer vom Stoff, von der Teilchengröße und von der Umgebung ab.
KOLLOIDALE METALLE
Was sind kolloidale Metalle?
Auch Metalle lassen sich so fein verteilen, dass ihre Partikel im kolloidalen Größenbereich liegen. Bei kolloidalem Gold, Silber oder Platin können Metallpartikel im Nanometerbereich in Wasser dispergiert sein; daneben können je nach Herstellung gelöste Spezies vorliegen. Michael Faraday untersuchte Goldkolloide Mitte der 1850er-Jahre und veröffentlichte 1857 seine Arbeiten dazu. Richard Zsigmondy wurde für seine Kolloidforschung mit dem Nobelpreis für Chemie des Jahres 1925 ausgezeichnet; überreicht wurde er 1926.
Die Farbe eines Metallkolloids hängt vom Metall, von der Partikelgröße und von der Konzentration ab. Kolloidales Gold kann zum Beispiel rötlich bis violett erscheinen. Ursache ist eine besondere Wechselwirkung der Goldpartikel mit Licht, die Plasmonenresonanz.
Wichtig ist die Abgrenzung zu gelösten Ionen. Ionen sind elektrisch geladene Atome oder Moleküle; in Lösung liegen sie solvatisiert vor. Metallpartikel bestehen dagegen aus Verbänden vieler Atome. Was das bedeutet, erklären die Seite Unterschied zwischen Ionen und Kolloiden und die Lektion Ionen oder Kolloide?.
Wie kolloidale Metalle entstehen, beschreiben die Seiten Hochvolt-Plasma-Verfahren und Kolloidgenerator sowie der Beitrag Hochvolt oder Niedervolt: welches Verfahren?. Woran sich die Qualität einer kolloidalen Dispersion festmachen lässt, zeigt der Beitrag Woran erkenne ich ein hochwertiges Kolloid?.
Eine Übersicht über die kolloidalen Dispersionen von Colloimed findest du in der Shop-Kategorie Kolloide, zum Beispiel Kolloidales Gold (Hochvolt-Verfahren).
HÄUFIGE FRAGEN
Häufige Fragen zu Kolloiden
„Kolloidal“ bezeichnet einen fein verteilten Zustand mit typischen Abmessungen von etwa 1 bis 1000 Nanometern. Die verteilten Einheiten können Verbände vieler Atome oder Moleküle, aber auch einzelne große Moleküle sein.
Etwa 1 Nanometer bis 1 Mikrometer, also 1 bis 1000 Nanometer. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Die Grenzen sind nicht starr, sondern ein Richtwert.
In einer echten Lösung liegen kleine gelöste Ionen oder Moleküle vor. Bei einem einfachen Seitenlichtversuch bleibt ihr Lichtweg meist kaum sichtbar. Ein Kolloid enthält größere verteilte Einheiten im typischen Bereich von etwa 1 bis 1000 Nanometern; es kann Licht streuen und langsam sedimentieren. Gröbere Suspensionsteilchen können sich unter Schwerkraft absetzen. Die Grenzen sind Richtwerte.
Ja, Milch ist ein kolloidales Mischsystem. Das Eiweiß Kasein liegt in kolloidalen Mizellen vor, das Fett als Emulsion, der Milchzucker ist echt gelöst. Die vielen Teilchen streuen das Licht und machen die Milch weiß.
Teilweise. Das Blutplasma enthält Eiweiße in kolloidaler Form. Die Blutzellen sind mit mehreren Mikrometern jedoch zu groß für ein Kolloid. Fachlich ist Blut eine Suspension von Zellen in einer kolloidalen Flüssigkeit.
Ein Vergleich mit dem Tyndall-Effekt kann streuende Teilchen sichtbar machen: Leuchte in einem abgedunkelten Raum mit einer Taschenlampe seitlich durch klares Wasser und durch Wasser mit wenig Milch. Der Versuch unterscheidet Kolloide nicht eindeutig von groben Suspensionen und bestimmt weder Teilchengröße, Menge, Art noch Qualität. Ein Laserpointer ist nicht nötig.
Bei sehr kleinen Teilchen kann die Brownsche Bewegung eine schnelle Entmischung verlangsamen. Elektrostatische oder räumliche Stabilisierung erschwert zusätzlich das Zusammenlagern. Diese Mechanismen erfüllen unterschiedliche Aufgaben und garantieren keine unbegrenzte Stabilität; Kolloide können zusammenlagern und sedimentieren.
Nein. Der Begriff beschreibt nur Größe und Verteilung der Teilchen. Bei kolloidalen Dispersionen hängt die Qualität zum Beispiel von der Reinheit des Wassers und der Ausgangsstoffe, von der Partikelgröße und von der Stabilität ab. Mehr dazu im Beitrag Woran erkenne ich ein hochwertiges Kolloid?.
WEITERLESEN
Weiterführendes Wissen und Quellen
- Fachbegriffe der Kolloidherstellung: alle wichtigen Begriffe von A bis Z
- Kolloid-Wissen: Übersicht über die Wissensseiten
- Häufige Fragen zu Kolloiden
- Die Welt der Kolloide – verstehen, unterscheiden, entdecken: kostenloser Einstiegskurs
- Was sind Kolloide? – Grundlagenlektion
- Lagerung von kolloidalen Dispersionen
- Blutgold nach Paracelsus
Quellen zur fachlichen Einordnung
- IUPAC Gold Book – kolloidal ↗
- OpenStax – Colloids ↗
- Tetra Pak – Die Chemie der Milch ↗
- OpenStax – Zusammensetzung des Blutes ↗
- IUPAC – elektrokinetisches Potenzial ↗
- Royal Institution – Faradays Goldkolloide ↗
- Nobelpreis für Chemie 1925 ↗
- British Museum – Lycurgus-Becher ↗
- Wikipedia – Kolloid ↗
- Wikipedia – Tyndall-Effekt ↗
Redaktionell geprüft am 27. Oktober 2026. Größenangaben dienen der allgemeinen Orientierung. Die dargestellten Alltags- und Körperbeispiele begründen keine gesundheitliche Wirkung kolloidaler Produkte.