Suatu campuran digolongkan kedalam sistem koloid apabila memiliki sifat-sifat yang berbeda dari larutan sejati. Beberapa sifat fisik yang membedakan sistem koloid dari larutan sejati akan diuraikan pada bagian ini.
Efek tyndall
Pernahkah kita mengamati jalannya berkas sinar atau cahaya yang di hamburkan oleh partikel-partikel debu? Bila cahaya matahari menembus melalui celah-celah rumah kita, tampak sinar matahari di hamburkan oleh partikel-partikel debu.
Partikel debu terlalu kecil untuk dilihat, akan tampak sebagai titik-titik terang dalam suatu berkas cahaya. Karen partikel debu berukuran koloid, partikelnya sendiri tidak dapat dilihat oleh mata, yang tampak secara sederhana adalah istilah terkait dengan cahaya yang dihamburkan oleh debu. Hamburan cahaya ini dinamakan efek tyndall.
Efek tyndall dapat digunakan untuk membedaan koloid dari larutan sejati, sebab atom, molekul atau ion yang membentuk larutan tidak dapat menghamburkan cahaya akibat ukurannya terlalu kecil. Penghamburan cahaya oleh suatu campuran menunjukan bahwa campuran tersebut secara sederhana adalah istilah terkait dengan koloid, diman ukuran partikel-partikelnya lebih besar dari ukuran partikel dalam larutan, sehingga dapat menghamburkan cahaya.
Misalnya air dan minyak zaitun, masing-masing dapat tembus cahaya bila ada cahaya yang jatuh mengenainya. Tetapi bila keduanya dicampurkan akan membentuk koloid seperti susu. Ini ditunjukn oleh sifat campuran tersebut yang dapat menghamburkan cahaya.
Gerak Brown
Jika mikroskop optis diarahkan pada suatu dispersi koloid dengan arah tegak lurus terhadap berkas cahaya maka tampak partikel-partikel koloid, tapi bukan sebagai partikel dengan batas yang tegas melainkan sebagai bintik-bintik berkilauan.
Dengan mengikuti bintik-bintik cahaya yang dipantulkan ini, anda dapat melihat bahwa partikel koloid bergerak terus menerus secar acak menurut jalan yang berliku-liku. Gerakan acak partikel koloid dalam suatu medium pendispersi ini disebut gerak brown, sesuai nama seorang pakar botani inggris, Robert Brown yang pertama kali melihat gejala ini tahun 1827.
Brown tidak dapat menjelaskan mengapa partikel koloid dapat bergerak lurus dan berliku. Baru pada tahun 1905 gerakan seperti itu dapat dianalisis secara matematis oleh Albert Einstein. Einstein menunjukan bahwa suatu partikel mikroskopik yang melayang dalam suatu medium akan menunjukan suatu gerakan acak seperti gerak brown akibat banyaknya tumbukan antar molekul pada sisi-sisi partikel yang tidak sama.
Sebelum Einstein menjelaskan gejala itu, beberapa ilmuwan ulung masih beranggapan bahwa atom-atom dan molekul-molekul sebagai partikel khayal, yang hanya bermanfaat untuk penjelasan teoritis. Anggapan lain bahwa jumlah tumbukan sampai kapanpun akan sama, sehingga mengapa partikel haru bergerak acak?
Ramalan matematis Einstein mengenai tumbukan acak yang tidak merata itu diuji kebenarannya oleh Jean Perrin secara laboratorium, dan terbukti kebenarannya, sehingga mengalahkan keraguan terakhir terhadap fakta bahwa atom dan molekul itu secara sederhana adalah istilah terkait dengan kesatuan nyata dan juga memberikan dukungan yang menentukan bagi teori bahwa molekul-molekul secara terus menerus bergerak, tidak pernah diam.
Adsorpsi
Atom, molekul, atau ion yang berkerumun membentuk partikel koloid dapat memiliki sifat listrik pada permukaannya. Sifat ini menimbulkan gaya van der Waals, bahkan gaya valensi yang dapat menarik dan mengikat atom-atom, molekul atau ion-ion dari zat asing.
Penempelan zat asing pada permukaan suatu partikel koloid disebut adsorpsi. Zat-zat teradsorpsi dapat terikat kuat membentuk lapisan yang tebalnya tidak lebih dari satu atau dua partikel. Banyaknya zat asing yang dapat diadsorpsi bergantung pada luas permukaan partikel koloid. Meskipun adsorpsi secara sederhana adalah istilah terkait dengan gejala umum dari zat, efisiensi adsorpsi ini bergantung pada besarnya luas permukaan zat pengadsorpsi.
Bila permukaan partikel koloid bermuatan positif maka zat asing yang menempel harus bermuatan negatif. Sebaliknya, bila permukaan partikel koloid bermuatan negatif, maka zat asing yang menempel pada permukaan koloid akan bermuatan positif.
Akibat dari lemmpuan partikel koloid dapat mengadsorpsi partikel lain, maka sistem koloid dapat berbentuk agregat sangat besar berupa jaringan, seperti pada jeli. Dilain pihak, agregat yang sangat besar dapat dipecah-pecah menjadi agregat kecil-kecil seperti ditunjukan pada sol.