कलिल

(कलॉइड). आणवीय किंवा साध्या रेणवीय परिमाणांपेक्षा बरेच मोठे परंतु नुसत्या डोळ्याला दिसू शकणाऱ्या कणांपेक्षा बरेच लहान असलेल्या अशा कणांमध्ये विभाजित झालेला पदार्थ म्हणजे कलिल होय.

विद्युत (विरघळणारा पदार्थ) जेव्हा विद्रावकात (विरघळविणाऱ्या पदार्थात) विरघळते तेव्हा त्याचे रेणूच्या किंवा आयनाच्या (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट याच्या) रूपात विभाजन होते. उदा., साखर जेव्हा पाण्यात विरघळते तेव्हा तिचे रेणूच्या रूपात विभाजन होते, तर मीठ (सोडियम क्लोराइड) जेव्हा पाण्यात विरघळते तेव्हा त्याचे आयनांत विगमन (संयुगातील आयन एकमेकांपासून वेगळे होणे) होते. विद्रावात विद्रुत कणांचे आकारमान अतिशय लहान असल्यामुळे सूक्ष्मदर्शक किंवा अतीत सूक्ष्मदर्शक (पदार्थाची स्थिती समजण्यासाठी प्रकाशाच्या विखुरण्याच्या गुणधर्माचा उपयोग करणारा सूक्ष्मदर्शक) वापरूनही ते कण दिसू शकत नाहीत. याउलट निलंबनात (लोंबकळणाऱ्या अवस्थेत) विभाजित कणांचा आकार इतका मोठा असतो की, नुसत्या डोळ्यांनी किंवा सूक्ष्मदर्शकातून ते आपल्याला दिसू शकतात. गढूळ पाणी काही काल स्थिर राहू दिल्यानंतर त्यातील मातीचा बराच भाग तळाशी बसतो. त्यानंतरही किंचित गढूळ राहिलेले पाणी हे याचे उदाहरण आहे. याच पाण्यात तुरटीचा खडा दोन तीन वेळा फिरविला असता त्यात उरलेला निलंबित मातीचा अंशही खाली बसतो व पाणी स्वच्छ होते. कलिल विद्रावात कणांचे आकारमान या दोहोंच्या दरम्यान असते. म्हणजे कलिल कण रेणूपेक्षा मोठे असतात परतु निलंबनातील कणांपेक्षा त्यांचे आकारमान लहान असल्यामुळे साध्या सूक्ष्मदर्शकातून ते आपणास दिसू शकत नाहीत; म्हणजे साध्या सूक्ष्मदर्शकातून दिसू शकणार्‍या कणांपेक्षा कलिल कणांचे आकारमान लहान असते. ही कलिल कणाच्या आकारमानाची उच्च सीमा म्हणता येईल व रेणूच्या आकारमानापेक्षा मोठा म्हणजे अतीत सूक्ष्मदर्शकातून दिसण्य़ाइतपत मोठा, ही कलिल कणांच्या आकारमानाची नीच सीमा ठरवितायेईल. वस्तुस्थिती अशी असते की, कित्येक वेळा कलिल कण हा अनेक रेणूंच्या संगमनाने (एकत्र येऊन) बनलेला असतो. कलिल विद्रावात (याला सर्वसाधारणपणे 'सोल' असे नाव दिले जाते) कलिल कणांचे आकारमान १ ते ५०० मिलिमायक्रॉन (१ मिलिमायक्रॉन = १०-७ सेंमी; १ मायक्रॉन = १०-४ सेंमी.) या मर्यादीत असते. सामान्य रेणू एक मिलिमायक्रॉनहून बरेच लहान असतात. ५०० मिलिमायक्रॉनहून मोठ‌्या आकाराचे कण सूक्ष्मदर्शकातून दिसू शकतात. काही विशिष्ट विद्रुते विद्रावात जरी रेणूच्या रूपात विभाजित झालेली असली तरी त्यांच्या रेणूंचे आकारमान इतके मोठे असते की, त्या विद्रावाचा समावेश कलिल विद्रावात करता येतो आणि अशा विद्रावांचे गुणधर्मही कलिल विद्रावाच्या गुणधर्मांप्रमाणेच असल्यामुळे हा समावेश चुकीचा ठरत नाही. उदा., प्रथिने किंवा उच्च बहुवारिके (अनेक रेणूंच्या संयोगाने तयार झालेल्या जटिल रेणूंनी युक्त असलेली संयुगे) यांचे विद्राव.

मीठ, साखर इत्यादींचे विद्राव समांगी (सर्वत्र सारखे असलेले) असतात. त्यात घन प्रावस्था व द्रव प्रावस्था वेगळ्या करता येत नाहीत; याउलट कलिल विद्राव आणि निलंबने विषामांगी असतात. कलिल विद्राव हा दोन प्रावस्थांचा बनलेला असतो. कलिल कण ज्या प्रावस्थेचे बनलेले असतात (घन, द्रव वा वायू) त्याला अपस्कारित प्रावस्था असे म्हणतात व ज्या माध्यमात कलिल कणांचे अपस्करण होते त्या माध्यमास अपस्करण माध्यम असे म्हणतात. म्हणजे सोल हा अपस्कारित प्रावस्था व अपस्करण माध्यम ह्या दोन प्रावस्थांचा बनलेला आहे. कलिली विद्रावाची व्यवहारात आढळणारी नेहमीची उदाहरणे म्हणजे धूर, धुके, ढग तसेच दूध, दही, लोणी, आइस्क्रीम ही होत. धुरामध्ये कलिली कण घन पदार्थापासून बनलेले असतात तर अपस्करण माध्यम वायुरुप असते. धुके आणि ढग यांत कलिली कण द्रवरुप पाण्यापासून बनलेले असतात तर अपस्करण माध्यम वायुरूप असते. दुधात केसीन या प्रथिनाचे घनरुप कण पाणी या द्रव माध्यमात अपस्कारित असतात.

खाद्यपेये, शरीरपेशी. कित्येक रंग, शाई, प्लॅस्टिके, सिमेंट, रबर इ. नित्य परिचित वस्तू कलिल स्वरूपात असल्यामुळे कलिलाच्या अध्ययनास फार महत्त्व आहे. तुरटीतील अल्युमिनियम आयनांमुळे गढूळ पाण्यातील अतिशय सूक्ष्म अशा गाळाचे संगमन होते व तो खाली बसतो आणि आपणास स्वच्छ पाणी मिळते. कातड‌्यात कलिलरूप प्रथिने असतात. त्यांचे जलशोषण व तदोत्तर अवक्षेपण (साका तयार होणे) यामुळे कातडी कमावून त्याचे उत्तम चामडे बनविता येते. कित्येक औषधे सोलस्वरुप असल्याने शरीरात ती सहज शोषिली जातात व त्यामुळे ती अधिक प्रभावी होत असल्याचे दिसून आले आहे. कारखान्यांच्या धुरामुळे तयार होणारे धूसर वातावरण, कलिल धुलिकणांचे विद्युतीय किलाटन करून (विजेच्या साहाय्याने कलिल कण वेगळे करुन), निर्मळ बनविता येते. छायाचित्रण करण्याच्या काचेवर किंवा कागदावर जिलेटिनामधील सिलव्हर ब्रोमाइडाचा कलिली विद्राव लावलेला असतो. कापडावर रंग पक्का बसावा म्हणून कलिली साहाय्यक वापरावा लागतो. साबणाची निर्मिती व त्याचे कार्य यात कलिल विद्रावांच्या गुणधर्माचाच उपयोग केलेला असतो. टूथ-पेस्ट ही देखील कलिल विद्रावच आहे. डब्ल्यू. डी. बँक्रॉफ्ट यांनी १९२६ साली पृथ्वी, जीवसृष्टी व जीवनसामग्री यांच्या सखोल व समग्र ज्ञानासाठी कलिलांचे अध्ययन आवश्यक आहे असे म्हटले आहे.

कलिल विद्रावांचे सर्वसाधारण गुणधर्म : कलिल विद्राव समांगी नसून दोन प्रावस्थांचा बनलेला असतो. प्रत्येक कलिल कण आणि अपस्करण माध्यम यांना विलग करणारा पृष्ठभाग असतो. हा पृष्ठभाग अधिशोषण (पृष्ठभागाकडून होणारे शोषण) आणि विद्युत् वर्चस‌् (विद्युत् स्थिती) असे पृष्ठीय गुणधर्म दाखवितो. कलिल विद्रावांचे हे पृष्ठीय गुणधर्म कलिल कणांच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि कणांचे आकारमान यांचे गुणोत्तर जास्त असल्यामुळेच आलेले असतात. जेव्हा हे गुणोत्तर लहान असते, उदा., निलंबनात कणांचा आकार कलिल कणांपेक्षा बराच मोठा असल्यामुळे या गुणोत्तराचे मूल्य कमी येते, तेव्हा वरील पृष्ठीय गुणधर्म विशेषत्वाने जाणवत नाहीत.

प्रकाशीय गुणधर्म : कलिल कण सूक्ष्मदर्शकातून जरी दिसू शकत नसले तरी त्यांचे अस्तित्व प्रकाशाच्या साहाय्याने दाखविता येते. प्रकाशाचे किरण आयनी किंवा रेणूरूपी विद्रावातून जाऊ दिले तर त्यांचा मार्ग सहजासहजी कळू शकत नाही. विद्रावात कलिल कंण असतील तर मात्र किरणांचा मार्ग सहजपणे दिसू शकतो. यात कलिल कणांमुळे प्रकाश किरणांचे प्रकीर्णन (विखुरले जाणे) होते आणि त्यामुळे त्यांचा मार्ग दिसू शकतो. कलिल कणांमुळे प्रकाशाच्या होणार्‍या प्रकीर्णनाचा अभ्यास टिंड्ल यांनी केला व त्यामुळे वरील प्रकारास टिंड्ल परिणाम असे नाव आहे. झीडेन्टोफ व झिगमोंडी यांनी अतीत सूक्ष्मदर्शक बनविला. यात प्रत्येक कणाने प्रकीर्णित केलेला प्रकाश चमकण्याच्या स्वरूपात दिसतो व त्यामुळे कलिल कणाचे अस्तित्व जाणवू शकते. जर कलिल विद्रावात विद्युत् विच्छेद्य (विद्रावात असताना आयनांत विभागणारे व विद्युत् प्रवाह वाहून नेणारे पदार्थ) मिसळले, तर कलिल कण संगमित (एकत्रित) होऊ लागतात व कलिल कणांचा अवक्षेप तयार होऊन तो द्रवाच्या तळाशी बसू लागतो. या प्रकारास किलाटन असे म्हणतात. किलाटनासाठी विद्युत् विच्छेद्याचे किती प्रमाण मिसळावे लागते, हे कलिलाच्या प्रकारावर अवलंबून असते. उदा., द्रवद्वेषी (द्रवाला विरोध करणार्‍या) कलिलात विद्युत् विच्छेद्य अल्प प्रमाणात मिसळले तरी त्याचे किलाटन होते. याउलट द्रवस्नेही (द्रवाचे आकर्षण असणार्‍या) कलिलाचे किलाटन करण्यासाठी विद्युत् विच्छेद्य जास्त प्रमाणात कलिल विद्रावात मिसळावे लागते.

इतिहास : क्लॉइड हा शब्द १८६१ साली ग्रॅहॅम यांनी प्रथम वापरला. त्यांना असे आढळून आले की, पार्चमेंट कागद (पाणी व तैल पदार्थ यांना रोध करणारा कागद) किंवा प्राणिज पटले यांतून साखर, मीठ इ. पदार्थांचे त्वरेने विसरण (एकमेकांत मिसळण्याची क्रिया) होते, याउलट जिलेटीन, आगर इ. पदार्थांच्या विसरणाचा वेग अतिशय मंद असतो. तो इतका की, या पदार्थाचे त्या पटलातून विसरण होतच नाही असे वाटते. ज्या पदार्थांचे पटलातून लगेच विसरण होते अशा पदार्थांना त्यांनी स्फटिकधर्मी असे नाव दिले, कारण असे पदार्थ सर्वसाधारणपणे स्फटिकाच्या रूपात आढळतात. याउलट ज्या पदार्थाचा पटलातून विसरणाचा वेग अतिशय कमी असतो, अशांना त्यांनी कलाॅइड (कलिल) अशी संज्ञा दिली. यावरुन त्यांनी असे अनुमान काढले की, पदार्थांचे स्फटिकधर्मी व कलिलधर्मी असे वर्गीकरण शक्य आहे. परंतु पुढे असे आढळून आले की, कित्येक कलिलधर्मी पदार्थ स्फटिकाच्या रूपात आढळतात. तसेच लांब शृंखला असलेल्या वसाम्लांची सोडियम लवणे पाण्यातील विद्रावात कलिल विद्रावांचे गुणधर्म दाखवितात, परंतु अल्कोहॉलामधील विद्रावात मात्र स्फटिकधर्मी गुणधर्म दाखवितात. त्याचप्रमाणे कित्येक स्फटिकांचे (उदा., गंधक, ग्रॅफाइट) कलिल विद्रावात रुपांतर करण्यात आले. त्यामुळे पदार्थाचे स्फटिकधर्मी व कलिलधर्मी वर्गीकरण शक्य नाही हे स्पष्ट झाले. हल्ली कलिलांचा 'कलिल पदार्थ' असा उल्लेख न करता 'कलिल स्थिती' असा करतात व कलिल विद्रावात कलिलांचे गुणधर्म दाखविणारे पदार्थ कलिल स्थितीत आहेत असे म्हणतात. पदार्थाच्या वायू, द्रव आणि घन यांसारखीच कलिल ही सुद्धा एक स्थिती आहे असे मानतात. कलिल विद्राव ग्रॅहॅम यांच्या प्रयोगांच्या आधीपासून बनविण्यात आले आहेत. उदा., सोन्याचा कलिल विद्राव फॅराडे यांनी १८५७ साली बनविला, तर सिलिसिक अम्लाचा कलिल विद्राव बर्गमन यांनी १७७९ साली आणि बर्झीलियस यांनी १८४४ मध्ये आर्सेनियस सल्फाइडाचा कलिल विद्रावबर्गमन यांनी १७७९ साली आणि बर्झीलियस यांनी १८४४ मध्ये आर्सेनियस सल्फाइडाचा कलिल विद्राव बनविला. या शास्त्रज्ञांशिवाय शुल्ट्से, हार्डी, झिगमोंडी, झीडेन्टोफ, पेरिन इ. अनेकांनी कलिल क्षेत्रात महत्त्वाचे संशोधन कार्य केले आहे.

वर्गीकरण : कलिलांचे वर्गीकरण अनेक प्रकारे केले जाते. अपस्करण माध्यम व अपस्कारित प्रावस्था यांवरून ओस्टव्हाल्ट यांनी कलिल विद्रावांचे म्हणजेच सोलांचे खालीलप्रमाणे वर्गीकरण केले व कलिल विद्रावाला अपस्करण माध्यमाचे नाव प्रथम घालून नावे दिली. जसे एरोसोल (अपस्करण माध्यम वायुरूप), हायड्रोसोल (अपस्करण माध्यम पाणी). तसेच ऑर‌्गॅनोसोल (अपस्करण माध्यम कार्बनी द्रव पदार्थ) कलिलांचे नैसर्गिक व कृत्रिम कलिल अशा दोन गटांतही वर्गीकरण केले जाते.प्रथिनासारखी काही नैसर्गिक कलिले पाण्यात (अपस्करण माध्यमात) सहज अपस्करण पावून सोल तयार होतो. सोने, चांदी, प्रशियन ब्ल्यू यांची कलिले कृत्रिम म्हणून गणली जात.

अपस्करण माध्यमाची प्रावस्था

कलिलांचे द्रवस्नेही कलिल व द्रवद्वेषी कलिल असेही वर्गीकरण करण्यात येते. द्रवस्नेही कलिलात कलिल कणांवर अपस्करण माध्यमाचे दृढ आवरण असते, याउलट द्रवद्वेषी कलिलात अपस्करण माध्यम व कलिल कण यांचे विशेष सख्य नसल्यामुळे कलिल कणांवर माध्यमाचे आवरण नसते. द्रवस्नेही व द्रवद्वेषी कलिलांचे अपस्करण माध्यम पाणी असल्यास त्यांना जलस्नेही व जलद्वेषी अशा संज्ञा देतात. काही कलिले संपूर्णपणे द्रवस्नेही व द्रवद्वेषी नसतात. त्यांचे गुणधर्म या दोन टोकांच्या मध्ये असतात. द्रवस्नेही व द्रवद्वेषी कलिलांच्या गुणधर्माची तुलना पुढे दिली आहे

(१) कणात्मक घटकाचे माध्यमाशी प्रमाण मोठे असताही द्रवस्नेही कलिल स्थायी असते. द्रवद्वेषी कलिलात स्थैर्थासाठी कलिल कणांचे प्रमाण अत्यल्प असावे लागते.

(२) लवण, अम्ल इ. विद्युत् विच्छेद्य द्रवद्वेषी कलिलांत अल्प प्रमाणातही मिसळले, तर ते कलिल अस्थाथी होते व कलिलांचे किलाटन होऊन कलिल कण तळाशी जमू लागतात. विद्युत् विच्छेद्याच्या अल्पांश मिसळीने द्रवस्नेही कलिल अस्थाथी होत नाही. द्रवस्नेही कलिल अस्थाथी होण्यासाठी विद्युत् विच्छेद्य मोठ‌्या प्रमाणावर मिसळावे लागते.

(३) दिर्घकाळ अपोहन (प्राणिज पटलाच्या किंवा पार्चमेंट कागदाच्या साहाय्याने कलिल कण व रेणुरूप कण वेगळे करण्याची क्रिया) केले तरी द्रवस्नेही कलिल स्थायीच राहते; याउलट द्रवद्वेषी कलिल दीर्घ अपोहनाने अस्थायी होते.

(५) द्रवद्वेषी कलिलाचा पृष्ठताण अपस्करण माध्यमाएवढाच असतो. द्रवस्नेही कलिलांचा पृष्ठताण मात्र अपस्करण माध्यमाहून बराच कमी असतो.

(६) द्रवद्वेषी कलिलांची श्यानता (दाटपणा) अपस्करण माध्यमाएवढीच असते, तर द्रवस्नेही कलिलांची श्यानता अपस्करण माध्यमाहून बरीच जास्त असते.

(७) द्रवद्वेषी कलिलात कलिलांचे कण अतीत सूक्ष्मदर्शकातून सहज दिसू शकतात. द्रवस्नेही कलिलात कलिलांचे कण अतीत सूक्ष्मदर्शकातून सहज दिसू शकत नाहीत.

(८) द्रवद्वेषी कलिलात कलिल कण विद्युत् क्षेत्रात कुठल्यातरी एका दिशेने मार्ग आक्रमू लागतात. काही द्रवस्नेही कलिलांत कलिल कण विद्युत् क्षेत्रात कुठल्या तरी दिशेने मार्ग आक्रमू लागतात, तर काही द्रवस्नेही कलिलांतील कण स्थिर राहतात.

(९) प्रकाश किरणांचे प्रकीर्णन द्रवस्नेही कलिलातून जाताना कमी प्रमाणात होते, तर द्रवद्वेषी कलिलात ते जास्त प्रमाणात होते.

अलीकडे कलिलांचे व्युत्क्रमी कलिल (योग्य माध्यमात ज्याचे सहज अपस्करण होते व किलाटन झाल्यानंतर पुन्हा अपस्करण होऊ शकते असे कलिल) व अव्युत्क्रमी कलिल असे वर्गीकरण करण्य़ात येते. वर म्हटल्याप्रमाणे द्रवस्नेही कलिले व्युत्क्रमी असतात आणि द्रवद्वेषी कलिले अव्युत्क्रमी असतात. व्युत्क्रमी आणि अव्युत्क्रमी कलिलांत वरील प्रकारांचा समावेश करण्यात येतो.

कलिल विद्राव तयार करण्याच्या पद्धती : या पद्वतींचे अपस्करण पद्धती व संघनन (रेणू एकत्र करण्याची) पद्धती असे वर्गीकरण करतात. कलिल कणांचे आकारमान, अतिसूक्ष्म सर्वसामान्य रेणू व सूक्ष्मदर्शकातून दिसू शकणारे कण, यांच्यामध्ये असते; म्हणून या दोहोंपासून कलिलावस्थेकडे जाणे शक्य असते. अतिसूक्ष्म रेणूरुप विद्र्युताच्या संघननाने तसेच मोठ्या कणांच्या पुरेशा विभाजनाने कलिल कण मिळू शकतील.

अपस्करण पद्धती

(१) कलिल कणांच्या आकारमानाएवढे, मोठ‌्या कणांचे विभाजन करणारे कलिल पेषणी (चक्की) नावाचे यंत्र असते. यात दोन पोलादी चकत्यांमध्ये अतिसूक्ष्म फट असते आणि त्या चकत्या एकमेकींच्या विरुद्ध दिशेने अतिशय वेगात फिरविण्याची योजना असते. पेषणीत अपस्करण माध्यम, ज्या पदार्थाचे अपस्करण करावयाचे तो पदार्थ व स्थैर्यदायी माध्यम एकदमच घालतात. पेषणी चालू झाल्यावर काही वेळाने कलिल विद्राव मिळतो.

(२) पेप्टीकरण : ताज्या फेरिक हायड्रॉक्साइडाच्या अवक्षेपामध्ये जर फेरिक क्लोराइडाचा अल्पांश मिसळला, तर पेप्टीकरणाने (सोलमध्ये रूपांतर करण्याने) फेरिक हायड्रॉक्साइडाचा कलिल विद्राव मिळतो. ज्या पदार्थामुळे कलिल विद्राव मिळतो त्याला पेप्टीकारक असे म्हणतात. (वरील उदाहरणात फेरिक क्लोराइड). तसेच ताज्या अल्युमिनियम हायड्रॉक्साइडाच्या अवक्षेपात जर हायड्रोक्लोरिक अम्लाचा अल्पांश मिसळला तर अॅल्युमिनियम हायड्रॉक्साइडाचा कलिल विद्राव मिळतो. यात हायड्रोक्लोरिक अम्ल हे पेप्टीकारक आहे. काही वेळेस पेप्टीकारक वेगळा मिसळण्याची आवश्यकता नसते. उदा., जिलेटीन किंवा स्टार्च या पदार्थाचे पाण्याच्या सान्निध्यात पेप्टीकरण होऊन त्यांचा द्रवस्नेही कलिल विद्राव मिळतो. यात अपस्करण माध्यमाचा, म्हणजे पाण्याचाच, पेप्टीकारक म्हणून उपयोग होतो. तसेच अमोनियम व्हॅनेडेटावर हायड्रोक्लोरिक अम्लाची क्रिया करून जलयुक्त व्हॅनेडियम पेंटॉक्साइडाचा अवक्षेप मिळतो. हा अवक्षेप पुन:पुन्हा पाण्याने धुऊन त्याचा सोल मिळविता येतो. (३) ब्रेडिक यांची पद्धती : ही पद्धती मिश्र स्वरूपाची आहे.

आ.१. ब्रेडिक यांची अपस्करण पद्धती (१)अ‍ॅमीटर, (२) एकदिश विद्युत् प्रवाह, (३) विद्युत् अग्रे, (४)चलरोधक, (५) बर्फ, (६)सोडियम हायड्रॉक्साइडमिश्रित पाणी.

या पद्धतीत प्रारंभी धातूचे अणुप्राय बाष्प बनते व नंतर त्याचे संघनन होऊन कलिल कणांच्या आकारमानाएवढे कण मिळतात. शुद्ध पाण्यात दाहक सोड‌्याचा अल्पांश विरघळवून त्या विद्रावात ज्या धातूचे (उदा., सोने, चांदी, प्लॅटिनम) कलिल हवे असेल त्यांची बनविलेली विद्युत् अग्रे बुडवून ठेवतात. विद्युत् अग्रे उच्च विद्युत् दाब देणार्‍या उपकरणास जोडतात व विद्युत् अग्रांमध्ये विद्युत् स्फुल्लिंग (ठिणगी) पडू देतात. धातू बाष्पीभूत होऊन धातुबाष्पाचे कलिली कणांत संघनन होते. कलिल कणांवर हायड्रॉक्साइड आयन अधिशोषित केले जातात. ब्रेडिक यांच्या पद्वतीत स्व्हेड्बॅरी यांनी सुधारणा करून ती टिकाऊ धातवीय कलिलांची निर्मिती करण्यास योग्य अशी केली. त्यांनी प्रत्यावर्ती (उलट सुलट दिशेने वाहणारा)  व अधिक प्रभावी वीजप्रवाह वापरला. या पद्धतीने पाण्याव्यतिरिक्त अन्य द्रव माध्यमांतही (उदा., अल्कोहॉल, बेंझीन इ.) धातवीय कलिले मिळविता येतात.

संघनन पद्वती

(१) शीतन : पेंटन या द्रवात पाणी ओतून मिश्रण ढवळत ठेवून थंड केल्यास बर्फाचा कलिल विद्राव मिळतो.

(२) क्षपण : या पद्धतीने धातवीय कलिल सुलभपणे मिळविता येते. चांदी, सोने यांच्या लवणांच्या सौम्य विद्रावाचे कार्बनी क्षपणक [क्षपण घडविण्यास मदत करणारा पदार्थ, → क्षपण] वापरून क्षपण करतात. आयन किलाटन घडवीत असल्यामुळे आयनिक क्षपणक वापरत नाहीत. झिगमोंडी यांनी ०⋅६% क्लोरोऑरिक अम्लाच्या जलीय विद्रावामध्ये ०⋅१८ सममूल्याचा धुण्याच्या सोड‌्याचा विद्राव दीडपटीने टाकला. त्यात हजारपट पाणी मिसळून मिश्रण १००० से. पर्यंत तापविले. नंतर तापविणे थांबवून त्यात जेवढे क्लोरोऑरिक अम्ल प्रारंभी घेतले, तेवढा ०⋅३% फॉर्माल्डिहाइडाचा विद्राव मिसळला. तेव्हा त्यांना सोन्याचा गुलाबी सोल मिळाला. तसेच ०⋅१% क्लोरोप्लॅटिनिक अम्लाच्या विद्रावात पोटॅशियम कार्बोनेटाच्या विद्रावाचे थोडे थेंब टाकून त्यात ऍक्रोलिनाचा विद्राव हळूहळू मिसळला असता प्लॅटिनमाचा पिवळसर सोल मिळतो.

(३) ऑक्सिडीकरण : ऑक्सिडीकरणाचा [ऑक्सिडीभवन] वापर करुन विद्राव मिळविता येतो. उदा., सल्फर डाय-ऑक्साइडाच्या जलीय विद्रावात त्याचा वास जाईतो हायड्रोजन सल्फाइड वायू सावकाश जाऊ द्यावा म्हणजे गंधकाचा कलिल विद्राव प्राप्त होईल. याप्रमाणेच हायड्रोजन सेलेनाइडाचे ऑक्सिडीकरण करून सेलेनियमाचा सोल मिळविता येईल.

(४) जलीय विच्छेदन : जलयुक्त ऑक्साइड व हायड्रॉक्साइड यांचे सोल मिळविण्यासाठी ही पद्धती वापरतात. उदा., उकळत्या शुद्ध पाण्यात फेरिक क्लोराइडाचा विद्राव थेंब थेंब टाकून ढवळल्यास फेरिक क्लोराइडाचे जलीय विच्छेदन होऊन (पाण्याची संयुगावर विक्रिया होऊन) फेरिक हायड्रॉक्साइडाचा कलिल विद्राव मिळतो.

(५) अवक्षेपण : आर्सेनिक ऑक्साइड शुद्ध गरम पाण्यात विरघळवून त्याचा १% विद्राव तयार करावा. हायड्रोजन सल्फाइडाचा पाण्यातील संतृप्त (विद्रावातील विरघळणाऱ्या पदार्थाचे जास्तीत जास्त प्रमाण असलेला) विद्राव घेऊन त्यात दुप्पट पाणी मिसळावे. नंतर त्यात आर्सेनिस ऑक्साइडाचा विद्राव हळूहळू मिसळून त्यातून हायड्रोजन सल्फाइड वायू सावकाश बुडबुडू दिल्यास आर्सेनिक सल्फाइडाचा सोल मिळतो. या पद्धतीचा उपयोग करुन सिल्व्हर हॅलाइडाचा सोल मिळविता येईल.

(६) माध्यम द्रव बदलणे : एखादा पदार्थ एका द्रवात अविद्राव्य पण दुसऱ्या द्रवात बराच विरघळत असल्यास, विद्राव ज्यात तो अविद्राव्य आहे त्यात हळूहळू ओतून ढवळल्यास कलिल विद्राव मिळ्तो. अल्कोहॉलमध्ये गंधकाचा संतृप्त विद्राव ढवळत पाण्यात ओतला म्हणजे गंधकाचा पाण्यातील सोल मिळेल. नंतर पाणी तापवून अल्कोहॉलाचे बाष्पीभवन करावे. मॅस्टिक गोंद किंवा फॉस्फरस यांचे सोल असेच तयार करतात.

कलिल विद्रावाचे शुद्धीकरण : वरील प्रकारांनी कलिल विद्राव मिळाल्यावर त्याच्यातील विद्युत् विच्छेद्य आणि इतर अशुद्वी खाली दिलेल्या साध्या किंवा विद्युत् अपोहनाने किंवा अतीत गालनाचा उपयोग करुन काढून टाकतात. जलद्वेषी कलिल विद्रावांच्या स्थैर्यासाठी विद्रावात अगदी अल्पप्रमाणात विद्युत विच्छेद्य असणे आवश्यक असते.

अपोहन : कलिल कण आणि रेणूरूप कण हे एकमेकांपासून विलग करण्यासाठी अपोहनाचा उपयोग करतात. प्राणिज पटलाच्या किंवा पार्चमेंट कागदाच्या साहाय्याने ग्रॅहॅम यांनी कलिल कण व रेणूरूप कण यांचे विलगीकरण (वेगळे करणे) केले. प्राणिज पटलातून रेणुरूप कणांचे विसरण (एकमेकांत मिसळण्याची क्रिया) त्वरेने होते, परंतु कलिल कणांचे विसरण इतक्या त्वरेने न होता अगदी मंदपणे होते. हे विसरण इतके मंद असते की, कित्येक वेळा विसरण होतच नाही असे वाटते. या विलगीकरण पद्बतीस अपोहन व ज्यात अपोहन करतात त्या उपकरणास अपोहक म्हणतात. अशा प्रकारे होणारी अपोहन क्रिया फार सावकाश घडून येते. ती अधिक वेगाने व कार्यक्षम करण्यासाठी विद्युत् अपोहनाचा उपयोग करतात.

आ. २. साधी अपोहन क्रिया : (१) सोल, (२)पाणी, (३)पार्चमेंट कागद किंवा प्राणिज पटल.

यात पार्चमेंट कागदाच्या दोन्ही बाजूंस विद्युत् घटाची विद्युत् अग्रे जोडलेली असतात. यामुळे कलिल विद्रावातील आयनी अशुद्धी विरुद्ध विद्युत् भाराच्या विद्युत् अग्राकडे त्वरेने खेचल्या जातात. या पद्धती आ. २ व आ. ३ मध्ये दर्शविल्या आहेत.

विद्युत् अपोहन क्रिया (१) प्राणिज पटल, (२) पाणी, (३) सोल.

अतीत गालन : बेकहोल्ड यांनी अतीत गालन पद्धती शोधून काढली. कलिल कणांचे आकारमान लहान असल्यामुळे बाजारात मिळणार्‍या लहानात लहान छिद्र असलेल्या गालन पत्रातूनही ते आरपार जाऊ शकतात. बेकहोल्ड यांनी या गालन पत्रावर कलोडियन (ईथर व अल्कोहॉल यांमधील नायट्रीकृत सेल्युलोजांचा विद्राव) किंवा जिलेटीन या विद्रावाचा थर देऊन तो सुकू दिला व अशा तर्‍हेने अतीत गालन पत्र तयार केले. यामुळे गालन पत्रावरील छिद्रांचे आकारमान बरेच सूक्ष्म झाले व त्यांतून कलिल कण आरपार जाऊ शकले नाहीत, मात्र कलिल विद्रावातील रेणुरूप व आयनी विशुद्धी या छिद्रांतून आरपार जाऊ शकल्या. गालन पत्रावरील छिद्रांचे आकारमान हे त्यावर पसरण्यात येणार्‍या कलोडियन किंवा अन्य विद्रावाच्या संहतीवर (त्यातील विद्रुताच्या प्रमाणावर) अवलंबून असल्यामुळे वेगवेगळ्या आकारमानाची छिद्रे असलेली गालन पत्रे आता तयार होऊ लागलेली आहेत.

कलिलांचा रेणुभार निश्चित करणे : कलिल विद्रावाचा तर्षण दाब (विद्राव आणि विद्रावक, पातळ पटलामुळे अलग केले असताना जर फक्त विद्रावक रेणूच पटलातून पार जाऊ शकत असतील, तर निर्माण होणारा जास्तीत जास्त दाब) बराच कमी असतो. यावरुन त्याचा रेणुभार बराच जास्त असला पाहिजे. कलिल कण सरासरीने हायड्रोजन अणूपेक्षा किती पट जाड आहे, त्या जडत्वदर्शक अंकास त्याचा रेणुभार म्हणतात.   कलिलात कमी रेणुभाराच्या (आयनी वा इतर) अशुद्धी असल्यास त्यांचा कलिलाच्या रेणुभारमापनात अडथळा होतो. उदा., ०.०५% मिठामुळे हीमोग्लोबिन कलिलाचा रेणुभार ६६,००० वरून तर्षण दाब पद्धतीत अर्ध्याने घसरतो. आयनी अशुद्धीचा परिणाम कमी करण्यासाठी डॉनन समतोलाचा उपयोग करतात [तर्षण].

कलिलांचे रेणुभार जास्त असल्यामुळे त्यांच्यामुळे विद्रावकाच्या उकळबिंदूत किंवा गोठणबिंदूत फारसा फरक पडत नाही. तसेच कलिल विद्रावातील आयनी अशुद्धी रेणुभाराच्या या उकळ किंवा गोठण बिंदूमापन पद्धतींतही अडथळा निर्माण करतात. यामुळे कलिलांचे रेणुभार ठरविण्यासाठी या पद्धतींचा उपयोग करता येत नाही.

हरझोग यांनी कलिलांचे रेणुभार काढण्यासाठी विसरण-गुणांकांच्या पद्धतीचा उपयोग केला. विसरण-गुणांक खालील समीकरणाने दिला जातो.

D =RT /6 π r N η     …          …    ….    (१)

ह्या समीकरणात D = विसरण-गुणांक, R = वायु-स्थिरांक, T = तापमान, N = अॅव्होगाड्रो संख्या (पदार्थाच्या रेणुभाराइतके ग्रॅम एककातील वस्तुमान असणार्‍या राशीमध्ये म्हणजे ग्रॅमरेणूमध्ये असणारी रेणूंची संख्या, सु. ६.१ X १०२३), r = कलिल कणाची त्रिज्या व n = श्यानता गुणांक [→ श्यानता]. कलिल कण जर गोलाकार असतील तर त्यांची त्रिज्या व ग्रॅमरेणवीय घनफळ खालील समीकरणाने जोडता येतील.

Mv  = 4/3 π r3 N      …            ….           ….     (२)

ह्यात M हा कलिल कणांचा रेणुभार असून v हे एक ग्रॅम कलिल कणांनी व्यापलेले घनफळ आहे. समीकरण (१) मधून r चे मूल्य काढून ते समीकरण (२) मध्ये घातले म्हणजे पुढील समीकरण मिळेल.

ह्या समीकरणाचा उपयोग करून हर्‌झॉग यांनी कलिल कणांचा रेणुभार काढला.

स्व्हेड्‌बॅरी यांनी अवसादन (कण खाली बसून साका होण्याच्या) पद्धतीन कलिल कणांचा रेणुभार काढला. द्रवात खाली बसण्याचा कणाचा वेग हा कणाच्या त्रिज्येवर, त्याच्या घनतेवर व द्रवाच्या श्यानतेवर अवलंबून असतो. कणाच्या अवसादनाचा वेग, कणाची त्रिज्या आणि द्रवाची श्यानता यांना जोडणारे सूत्र स्टोक्स यांनी पुढीलप्रमाणे मांडले :

ह्या समीकरणात V= अवसादनाचा वेग म्हणजेच कणाचा खाली बसण्याचा वेग, η=द्रवाच्या श्यानतेचा गुणांक, g= गुरुत्वीय प्रवेग, P1=कलिल कणाची घनता आणि P2= द्रव माध्यमाची घनता. हे सूत्र फक्त गोलाकार कणांना व ज्या कणांचे अवसादन मुक्त रीतीने होते अशांच्याच बाबतीत वापरता येईल.

ह्या समीकरणात x१ हे कणाचे केंद्रबिंदूपासून सुरुवातीचे अंतर, x२ हे कणांचे t ह्या वेळानंतर केंद्रबिंदूपासूनचे अंतर, p1 आणि p2 अनुक्रमे कणाची व माध्यमाची घनता आणि ω म्हणजे कोनीय वेग होय. जर कण गोलाकार असेल व त्याची त्रिज्या r ही ज्ञात असेल तर त्याचे घनफळ 4/3 π r3 इतके येईल. कलिल कणाची घनता p1 कळल्यावर त्या कलिल कणाचे वजन m=4/3 π r3 p1 कळेल व त्याला ऍव्होगाड्रो संख्येने गुणल्यावर रेणुभार मिळेल. जर कण गोलाकार नसतील तर ही पद्धत वापरता येणार नाही.

अतिकेंद्रोत्सारणाचा (अति-उच्च वेगाच्या केंद्रोत्सारणामुळे कलिल व तत्सम लहान कणांचे अवसादन) होण्याच्या क्रियेचा वापर करून कलिलांचे रेणुभार काढता येतात. या पद्धतीत अवसादन समतोलाचा उपयोग करतात. चक्रिय गती काही वेळ चालू ठेवल्यास, केंद्रापासून दूर जाण्यास कारणीभूत होणारी केंद्रोत्सारी प्रेरणा व कणांची त्याविरुद्व विसरण पावण्याची प्रवृत्ती यांत समतोल साध्य होईल. समतोल साध्य झाल्यावर केंद्रबिंदूपासून वेगवेगळ्या अंतरांवरील कणांची संख्या स्थिर राहील. ह्या तत्त्वाचा उपयोग करून स्व्हेड्बॅरी यांनी कलिलांचा रेणुभार काढला व त्यासाठी पुढील समीकरण त्यांनी वापरले :

यात C2 = केंद्रबिंदूपासून x2 ह्या अंतरावरील कणांची संहती आणि C1 = केंद्रबिंदूपासून x1 ह्या अंतरावरील कणांची संहती. ह्या पद्धतीत तापमान T स्थिर ठेवलेले असते. त्यामुळे वेगवेगळ्या अंतरांवरील कणांची संहती फक्त चक्रीय गतीनेच बदलते.

या पद्धतीतील समतोल स्थापण्यास पूर्वी कित्येक दिवस किंवा आठवडे लागत. तेवढया अवधीत बर्‍याच वेळेस कलिल विद्रावांचे अपघटन होत असे. या पद्धतीत केल्या गेलेल्या यांत्रिक व प्रकाश तंत्राच्या सुधारणेमुळे आता वेगवान चक्रीय गतीने एका लहान घटात केंद्रोत्सारी प्रेरणा व कणांची विरुद्ध दिशेने विसरण पावण्याची प्रवृत्ती यांतील हा समतोल २–३ तासांत प्रस्थापित करतो येतो. मेसेलसन, स्टाल व विनोग्राद यांनी असे दाखविले की, सिझियम क्लोराइड जलमाध्यमात विरघळवून तयार कलिलाचा लहान थर प्रारंभी पसरविला तर रेणुभार बिनचूक व अल्पावधीत मोजता येतो.

विनोग्राद यांनी अवसादन वेगमापन पद्धतीत माध्यम म्हणून जडपाणी (D2O) वापरले. त्यावर कलिल मिश्रणाचा थर टाकून मोठी चक्रीय गती दिल्यावर कलिल मिश्रणातील घटकांचे कलिलांच्या वाढत्या रेणुभारानुसार केंद्रापासून वाढत्या अंतरावर भिन्नभिन्न पट्टे मिळाले. तंबाखूतील मोझाइक व्हायरसमधील डीऑक्सिरिबोन्यूक्लिइक अम्ल [डीएनए, न्यूक्लिइक अम्ले] या बहुमोल घटकाचा रेणुभार या पद्धतीने काढला गेला.

काही कलिलांचे रेणुभार वानगीदाखल दिले आहेत. मानवरक्तातील हीमोग्लोबिन ६३,०००, पेप्सीन ३५,५००, इन्शुलीन ४१,०००, क्षयजंतूचे प्रथिन ३२,०००.

अतीत सूक्ष्मदर्शक व इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक यांच्या साहाय्याने कलिलांचा अभ्यास : अणू, रेणू वा कलिल कण नेहमीच्या सूक्ष्मदर्शकातून दिसू शकत नाहीत. कलिल कणांमुळे प्रकाशाचे जे प्रकीर्णन होते त्याच्या साहाय्याने कणांचे आकारमान, लांबी, रुंदी यांचा अभ्यास करता येतो. उदा., कलिल विद्रावाला येणारा रंग हा त्यातील कणाच्या आकारमानावर अवलंबून असतो. प्रकाशाच्या ज्या तरंगलांबीच्या तरंगाचे प्रकीर्णन होते ते कणांच्या आकारमानावर अवलंबून असते व कलिल विद्रावाला येणारा रंग हा ह्या प्रकीर्णनावरच अवलंबून असतो. कलिल कण जर गोलाकार आहेत असे मानले, तर निरनिराळ्या कलिल विद्रावांना येणार्‍या रंगावरून कलिल कणांचे आकारमान आपल्याला काढता येईल. माय, शुमन व फिक यांनी असा प्रयत्न करून सिल्व्हर व मर्क्युरी सोलमधील कलिल कणांचे आकारमान काढले. विद्रावाला येणार्‍या रंगावरुन कलिल कणांचे आकारमान काढण्याबाबतचे सिद्धांत अतिशय क्लिष्ट आहेत. ही आकारमान काढण्याची पद्धत दरवेळेस फलदायी होईलच असे नाही. अपस्करण माध्यम व कलिल कण यांच्या प्रणमनांकांत (वक्रीभवनांकांत) जेवढा अधिक फरक, तेवढे कणांनी होणारे प्रकाशाचे प्रकीर्णन अधिक. द्रवद्वेषी कलिलाचा प्रणमनांक अपस्करण माध्यमापेक्षा बराच जास्त असतो. त्यामुळेच द्रवद्वेषी कलिलांमुळे प्रकाशाचे प्रकीर्णन जास्त होते. द्रवस्नेही कलिलांचा प्रणमनांक प्राय: माध्यमाएवढाच असल्यामुळे असे कलिल विद्राव अल्प प्रकीर्णन करतात.

झीडेन्टोफ व झिगमोंडी यांनी १९०३ मध्ये प्रकाश प्रकीर्णनाचा उपयोग करून अतीत सूक्ष्मदर्शक बनविला.

प्र. या केंद्रापासून निघणारा प्रकाश  भ१ या भिंगामुळे एकवटला जातो. फ या अरुंद फटीतून घेतलेला त्याचा अल्पभाग भ२ या भिंगाने कलिल भरलेल्या घटातून जाताना केंद्रित केला जातो. घटात कलिल कणांनी प्रकीर्णित केलेला प्रकाश हा त्याच्या पथाला काटकोन करणार्‍या दिशेने स ह्या सूक्ष्मदर्शकातून पाहिला जातो. कलिल कण तेजस्वी बिंदूप्रमाणे दिसतात. माध्यमाची पृष्ठभूमी मात्र काळीच राहते. कलिल विद्राव पाण्याने विरल करून तो घटात घेऊन घटाच्या घनफळात असलेल्या व केंद्रित प्रकाशाच्या प्रकीर्णनाने दिसणार्‍या कलिल कणांची संख्या मोजतात. त्यावरुन एक लिटर मूळ सोलमधील कणंसख्या काढता येते. तेवढया सोलमध्ये किती वजनाचे कलिल द्रव्य घेतले आहे आणि त्याची घनता किती आहे, हे माहीत असल्यास प्रत्येक कणाचे वजन व आकारमान मिळू शकते.

अतीत सूक्ष्मदर्शकातून कलिल कणांकडे पाहिल्यास ते सातत्याने इतस्तत: भटकताना दिसतात. १८२७ मध्ये ब्राउन ह्या वनस्पतिशास्त्रज्ञांनी परागकणांची 'गती सूक्ष्मदर्शकातून प्रथम पाहिली; कणांच्या अशा (तापजन्य) गतीला ब्राउनीय गती असे नाव दिले आहे. कलिल कणांवर पाण्याच्या रेणूंचा सतत मारा होत असल्याने त्या कणांना ही गती मिळालेली असते. कोणत्याही कणाला त्याच्या तापमानानुसार गती ही असतेच. कणाने ब्राउनीय गतीने t ह्या वेळात कापलेले अंतर जर Δ असेल व विसरण –गुणांक D असेल, तर कणाची त्रिज्या r, वायुस्थिरांक R, तापमान T, अॅव्होगाड्रो संख्या N व माध्यमाचा श्यानता गुणांक η  आहे असे समजल्यास त्यांतील संबंध दर्शविणारी समीकरणे पुढीलप्रमाणे आहेत

आ. ५. विद्युत् निस्सरण गतिमापक : (१) विद्युत् अग्रे, (२) पाणी, (३) फेरिक हायड्रॉक्साइड सोल.

ह्यांतील N सोडून बाकीच्या सर्व गोष्टी माहीत असल्यामुळे N चे मूल्य काढता येते.

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकातून कलिल कणांचे आकारमान व लांबीरुंदी आदीची माहिती मिळविता येते. इलेक्ट्रॉनांच्या अंगी तरंगाचे गुणधर्मही असतात. समकेंद्री विद्युत‌् क्षेत्रे व चुंबकीय क्षेत्रे यांमुळे इलेक्ट्रॉन तरंग वाकविता येतात व एका बिंदूत केंद्रित करता येतात. इलेक्ट्रॉन तरंगाचे विद्युतीय वा चुंबकीय क्षेत्रांनी प्रणमन (वक्रीभवन) होते. इलेक्ट्रॉन तीव्र वर्चसाने (५०,००० — ६०,००० व्होल्ट) प्रवेगित करुन निर्वात उपकरणात कलिलाच्या पातळ थरातून जाऊ देतात. कलोडियनाच्या पातळ पत्र्यावर प्रथम कलिल विद्रावाचा थर दिलेला असतो व तो नंतर सुकवून  कलिलाचा पातळ थर केला जातो. नंतर हे तरंग पडद्यावर घेण्यात येतात. इलेक्ट्रॉनांच्या मार्गतील वस्तूंच्या छाया पडद्यावर पडतात. पडद्याला लावलेले रसायन इलेक्ट्रॉन तरंगांनी उद्दीपित झाले म्हणजे चमकते. म्हणून तरंग अडविले गेल्यास पडद्यावर अडथळ्याच्या आकारमानानुसार छाया पडते. इलेक्ट्रॉन तरंगाची लांबी ०⋅०५ Åइतकीच (Å म्हणजे अँगस्ट्रॉम एकक = १०-८ सेंमी.) असल्याने मोठे रेणू, कलिल कण आदीचे अवलोकन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शने करता येते [ इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक].

द्रवद्वेषी कलिले : विद्युतीय गुणधर्म : द्रवद्वेषी कलिल विद्रावातील कलिल कण विद्युत‌् क्षेत्रामध्ये एका ठराविक दिशेने सरकताना आढळतात. यावरून कलिल विद्रावातील कलिल कण विद्युत‌् भारित असतात असे अनुमान काढता येते. विद्युत‌् वर्चसामुळे होणार्‍या कलिल कणांच्या संचलनास विद्युत निस्सरण म्हणतात. विद्युत निस्सरण पुढील प्रयोगाने दाखविता येईल (आ.५). इंग्रजी यू (U) अक्षराच्या आकाराच्या एका नलिकेच्या तळाशी फेरिक हायड्रॉक्साइडाचा सोल घेऊन त्यावर शुद्व पाणी हळूहळू सोडल्यास पाणी व सोल यांना विलग करणारी सीमा स्पष्ट दिसेल. दोन विद्युत‌् अग्रे ह्या पाण्यात बुडतील अशी ठेवल्यास विद्युत वर्चसामुळे हायड्रॉक्साइड सोलमधील कलिल कणांचे संचलन होईल व त्यांमुळे सोल व पाणी यांना विलग करणारी सीमा कलिल कणावरील भाराच्या विरोधी विद्युत अग्राकडे सरकताना.दिसेल. एक व्होल्ट / सेंमी. अशा विद्युत‌् वर्चस पतनामुळे मिळणार्‍या कलिल कणाच्या गतीस विद्युत‌् निस्सरण गती म्हणतात.