الموضوع الرئيسي لهذه المقالة سيكون الجسيمات الغروانية. هنا سننظر في مفهوم الحل الغرواني والمذيلات. وكذلك التعرف على الأنواع الرئيسية لتنوع الجسيمات المتعلقة بالغروانية. دعنا نتحدث بشكل منفصل عن الميزات المختلفة للمصطلح قيد الدراسة ، وبعض المفاهيم الفردية وأكثر من ذلك بكثير.
مقدمة
يرتبط مفهوم الجسيم الغرواني ارتباطًا وثيقًا بالحلول المختلفة. معًا ، يمكن أن يشكلوا مجموعة متنوعة من الأنظمة المتجانسة والمشتتة. عادة ما يتراوح حجم الجسيمات التي تشكل مثل هذه الأنظمة من واحد إلى مائة ميكرون. بالإضافة إلى وجود سطح به حدود منفصلة بوضوح بين الوسط المشتت والطور ، تتميز الجسيمات الغروانية بخاصية الاستقرار المنخفض ، ولا يمكن للحلول نفسها أن تتشكل تلقائيًا. إن وجود تنوع كبير في بنية الهيكل الداخلي وأحجامه يتسبب في إنشاء عدد كبير من الطرق للحصول على الجسيمات.
مفهوم النظام الغرواني
في المحاليل الغروية ، الجسيمات في كلتشكل المجاميع أنظمة من النوع المشتت ، والتي تكون وسيطة بين الحلول ، والتي يتم تعريفها على أنها صحيحة وخشنة. في هذه المحاليل ، يكون للقطرات والجسيمات وحتى الفقاعات التي تشكل الطور المشتت أحجامًا تتراوح من واحد إلى ألف نانومتر. يتم توزيعها بسمك الوسط المشتت ، كقاعدة عامة ، مستمر ، وتختلف عن النظام الأصلي في التكوين و / أو حالة التجميع. لفهم معنى هذه الوحدة الاصطلاحية بشكل أفضل ، من الأفضل اعتبارها على خلفية الأنظمة التي تشكلها.
تحديد الخصائص
من بين خصائص المحاليل الغروية ، يمكن تحديد أهمها:
- تشكيل الجسيمات لا تتداخل مع مرور الضوء.
- الغرويات الشفافة لها القدرة على تشتيت أشعة الضوء. تسمى هذه الظاهرة بتأثير تيندال.
- شحنة الجسيم الغرواني هي نفسها بالنسبة للأنظمة المشتتة ، ونتيجة لذلك لا يمكن أن تحدث في المحلول. في الحركة البراونية ، لا يمكن للجسيمات المشتتة أن تترسب ، ويرجع ذلك إلى صيانتها في حالة الطيران.
الأنواع الرئيسية
وحدات التصنيف الأساسية للحلول الغروية:
- تعليق الجسيمات الصلبة في الغازات يسمى الدخان.
- تعليق الجزيئات السائلة في الغازات يسمى الضباب.
- من جزيئات صغيرة صلبة أو سائلة معلقة في وسط غاز ، يتكون الهباء.
- المعلق الغازي في السوائل أو المواد الصلبة يسمى الرغوة.
- المستحلب معلق سائل في سائل
- سول نظام مشتتنوع متغاير للغاية.
- جل هو تعليق مكون من مكونين. الأول يخلق إطارًا ثلاثي الأبعاد ، سيتم ملء الفراغات بمذيبات منخفضة الوزن الجزيئي.
- تعليق الجسيمات من النوع الصلب في السوائل يسمى التعليق.
في كل هذه الأنظمة الغروية ، يمكن أن تختلف أحجام الجسيمات اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على طبيعة منشأها وحالة التجميع. ولكن على الرغم من هذا العدد المتنوع للغاية من الأنظمة ذات الهياكل المختلفة ، إلا أنها كلها غروانية.
تنوع الأنواع من الجسيمات
تنقسم الجسيمات الأولية ذات الأبعاد الغروية إلى الأنواع التالية وفقًا لنوع الهيكل الداخلي:
- معلق. يطلق عليهم أيضًا اسم الغرويات التي لا رجعة فيها ، والتي لا يمكن أن توجد بمفردها لفترات طويلة من الزمن.
- الغرويات من نوع Micellar ، أو كما يطلق عليها أيضًا شبه الغرويات.
- نوع الغرويات العكسية (الجزيئية).
عمليات تكوين هذه الهياكل مختلفة للغاية ، مما يعقد عملية فهمها على مستوى تفصيلي ، على مستوى الكيمياء والفيزياء. الجسيمات الغروية ، التي تتكون منها هذه الأنواع من المحاليل ، لها أشكال وظروف مختلفة للغاية لعملية تكوين نظام متكامل.
تحديد المشابك
Suspensoids هي محاليل مع عناصر معدنية وتنوعاتها في شكل أكسيد ، هيدروكسيد ، كبريتيد وأملاح أخرى.
الكلالجسيمات المكونة للمواد المذكورة أعلاه لها شبكة بلورية جزيئية أو أيونية. إنها تشكل مرحلة من نوع مشتت من المادة - معلق.
السمة المميزة التي تجعل من الممكن التمييز بينها وبين المعلقين هي وجود مؤشر تشتت أعلى. لكنهم مترابطون بسبب عدم وجود آلية استقرار للتشتت.
يتم تفسير عدم رجوع المعلق من خلال حقيقة أن الرواسب الناتجة عن عملية التبخير لا تسمح للشخص بالحصول على مريخ مرة أخرى عن طريق خلق اتصال بين الرواسب نفسها والوسط المشتت. جميع المعلقون يرهبون الخوف. في مثل هذه الحلول تسمى الجسيمات الغروية المتعلقة بالمعادن ومشتقات الملح التي تم سحقها أو تكثيفها.
لا تختلف طريقة الإنتاج عن الطريقتين اللتين يتم إنشاء الأنظمة المتفرقة دائمًا:
- الحصول عليها بالتشتت (طحن الأجسام الكبيرة).
- طريقة تكثيف المواد الأيونية والمذابة جزيئيًا.
تحديد الغرويات micellar
الغرويات Micellar يشار إليها أيضًا باسم شبه الغرويات. يمكن أن تنشأ الجسيمات التي تتكون منها إذا كان هناك مستوى كافٍ من تركيز جزيئات النوع البرمائي. يمكن لمثل هذه الجزيئات أن تشكل فقط مواد ذات وزن جزيئي منخفض عن طريق ربطها في كتلة جزيء - مذيلة.
جزيئات الطبيعة البرمائية هي هياكل تتكون من جذر هيدروكربوني مع معلمات وخصائص مشابهة لمذيب غير قطبي ومجموعة محبة للماء ، والتيوتسمى أيضا القطبية.
Micelles هي تكتلات محددة من الجزيئات المتباعدة بانتظام والتي يتم تجميعها معًا في الغالب من خلال استخدام قوى التشتت. تتشكل الميسيلات ، على سبيل المثال ، في المحاليل المائية للمنظفات.
تحديد الغرويات الجزيئية
الغرويات الجزيئية هي مركبات جزيئية عالية من أصل طبيعي وصناعي. يمكن أن يتراوح الوزن الجزيئي من 10000 إلى عدة ملايين. الشظايا الجزيئية لهذه المواد لها حجم جسيم غرواني. تسمى الجزيئات نفسها الجزيئات الكبيرة.
تسمى المركبات من النوع الجزيئي الخاضع للتخفيف بأنها صحيحة ومتجانسة. في حالة التخفيف الشديد ، يبدأون في إطاعة السلسلة العامة من القوانين للتركيبات المخففة.
يعد الحصول على حلول غروانية من النوع الجزيئي مهمة بسيطة إلى حد ما. يكفي أن تتلامس المادة الجافة مع المذيب المقابل.
يمكن أن يذوب الشكل غير القطبي للجزيئات الكبيرة في الهيدروكربونات ، بينما يمكن أن يذوب الشكل القطبي في المذيبات القطبية. مثال على هذا الأخير هو انحلال البروتينات المختلفة في محلول من الماء والملح.
تسمى هذه المواد القابلة للعكس نظرًا لحقيقة أن تعريضها للتبخر مع إضافة أجزاء جديدة من المخلفات الجافة يتسبب في أن تتخذ الجزيئات الغروية الجزيئية شكل محلول. يجب أن تمر عملية حلها بمرحلة تتضخم فيها. إنها خاصية مميزة تميز الغرويات الجزيئية ، علىعلى خلفية الأنظمة الأخرى التي تمت مناقشتها أعلاه.
في عملية الانتفاخ ، تخترق الجزيئات المكونة للمذيب في السماكة الصلبة للبوليمر وبالتالي تدفع الجزيئات بعيدًا عن بعضها. هذا الأخير ، نظرًا لحجمه الكبير ، يبدأ في الانتشار ببطء في الحلول. خارجيًا ، يمكن ملاحظة ذلك مع زيادة القيمة الحجمية للبوليمرات.
جهاز Micelle
ستكون Micelles للنظام الغرواني وهيكلها أسهل في الدراسة إذا أخذنا في الاعتبار عملية التشكيل. لنأخذ جسيم AgI كمثال. في هذه الحالة ، سيتم تشكيل جسيمات من النوع الغرواني أثناء التفاعل التالي:
AgNO3+ KI à AgI ↓ + KNO3
جزيئات يوديد الفضة (AgI) تشكل جزيئات غير قابلة للذوبان عمليا ، داخلها ستتكون الشبكة البلورية من الكاتيونات الفضية وأنيونات اليود.
الجسيمات الناتجة لها في البداية بنية غير متبلورة ، ولكن بعد ذلك ، عندما تتبلور تدريجياً ، فإنها تكتسب بنية مظهر دائمة.
إذا كنت تأخذ AgNO3و KI في معادلاتها الخاصة ، فإن الجسيمات البلورية ستنمو وتصل إلى أحجام كبيرة ، وتتجاوز حتى حجم الجسيم الغرواني نفسه ، ثم بسرعة راسب.
إذا تناولت إحدى المواد الزائدة ، فيمكنك صنع مثبت منها بشكل مصطنع ، والذي سيبلغ عن استقرار الجسيمات الغروية من يوديد الفضة. في حالة الإفراط في AgNO3 سيحتوي المحلول على أيونات فضية أكثر إيجابية و NO3-. من المهم معرفة أن عملية تكوين المشابك البلورية AgI تخضع لقاعدة Panet-Fajans. لذلك ، فهي قادرة على المضي قدمًا فقط في وجود الأيونات التي تتكون منها هذه المادة ، والتي يتم تمثيلها في هذا المحلول بالكاتيونات الفضية (Ag+).
سيستمر استكمال أيونات أرجنتوم الموجبة على مستوى تكوين الشبكة البلورية للنواة ، والتي يتم تضمينها بقوة في هيكل الميلي وتوصيل الإمكانات الكهربائية. ولهذا السبب تسمى الأيونات المستخدمة لإكمال بناء الشبكة النووية أيونات محتملة التحديد. أثناء تكوين الجسيم الغرواني - المذيلات - هناك ميزات أخرى تحدد مسارًا أو آخرًا للعملية. ومع ذلك ، تم النظر في كل شيء هنا باستخدام مثال مع ذكر أهم العناصر.
بعض المفاهيم
يرتبط مصطلح الجسيمات الغروية ارتباطًا وثيقًا بطبقة الامتزاز ، والتي تتكون في وقت واحد مع أيونات من نوع محدد محتمل ، أثناء امتصاص الكمية الإجمالية للتضادات.
الحبيبات عبارة عن هيكل يتكون من طبقة أساسية وطبقة امتزاز. لها جهد كهربائي من نفس علامة الجهد الإلكتروني ، لكن قيمتها ستكون أصغر وتعتمد على القيمة الأولية للتضادات في طبقة الامتزاز.
تخثر الجسيمات الغروية هو عملية تسمى التخثر. في الأنظمة المشتتة ، يؤدي إلى تكوين جزيئات صغيرةأكبر. تتميز العملية بالتماسك بين المكونات الهيكلية الصغيرة لتشكيل بنى تخثرية.
