لا توجد عناصر نقية في الطبيعة. في الأساس ، هم جميعًا مخاليط. وهي بدورها يمكن أن تكون غير متجانسة أو متجانسة. تتشكل من مواد في حالة التجميع ، وبالتالي إنشاء نظام تشتت معين توجد فيه مراحل مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي المخاليط عادة على وسط تشتت. يكمن جوهرها في حقيقة أنها تعتبر عنصرًا بحجم كبير يتم فيه توزيع بعض المواد. في نظام مشتت ، توجد المرحلة والوسيط بطريقة توجد جزيئات من الواجهة بينهما. لذلك ، يطلق عليه اسم غير متجانسة أو غير متجانسة. في ضوء ذلك ، فإن تأثير السطح ، وليس تأثير الجسيمات ككل ، له أهمية كبيرة.
تصنيف نظام التفريق
المرحلة ، كما تعلم ، يتم تمثيلها بمواد لها حالة مختلفة. وتنقسم هذه العناصر إلى عدة أنواع. تعتمد حالة تجميع المرحلة المشتتة على مزيج منالبيئة ، مما أدى إلى 9 أنواع من الأنظمة:
- غاز. السائل والصلب والعنصر المعني. خليط متجانس ، ضباب ، غبار ، رذاذ
- السائل المشتت المرحلة. الغاز والصلب والماء. رغوة ، مستحلبات ، سول.
- المرحلة الصلبة المشتتة. السائل والغاز والمادة المعتبرة في هذه الحالة. التربة تعني في الطب أو مستحضرات التجميل والصخور
كقاعدة عامة ، يتم تحديد حجم النظام المشتت حسب حجم جسيمات المرحلة. يوجد التصنيف التالي:
- خشن (تعليق) ؛
- نحيف (محاليل غروية وحقيقية).
جزيئات نظام التشتت
عند فحص الخلائط الخشنة ، يمكن للمرء أن يلاحظ أن جزيئات هذه المركبات في الهيكل يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، نظرًا لحقيقة أن حجمها يزيد عن 100 نانومتر. تشير المعلقات ، كقاعدة عامة ، إلى نظام تكون فيه المرحلة المشتتة قابلة للفصل عن الوسط. هذا لأنها تعتبر مبهمة. المعلقات مقسمة إلى مستحلبات (سوائل غير قابلة للذوبان) ، رذاذ (جزيئات دقيقة وجوامد) ، معلقات (صلبة في الماء).
المادة الغروية هي أي شيء له جودة وجود عنصر آخر مشتت عليه بالتساوي. أي أنه موجود ، أو بالأحرى جزء من المرحلة المشتتة. هذه حالة يتم فيها توزيع مادة كاملة في مادة أخرى ، أو بالأحرى في حجمها. في مثال اللبن ، يتم تشتيت الدهن السائل في محلول مائي. في هذه الحالة ، يكون الجزيء الأصغر في حدود 1نانومتر وميكرومتر واحد ، مما يجعلها غير مرئية للمجهر الضوئي عندما يصبح الخليط متجانسًا.
أي أنه لا يوجد جزء من الحل يحتوي على تركيز أكبر أو أقل من المرحلة المشتتة من أي جزء آخر. يمكننا القول أنه غرواني بطبيعته. أكبر واحد يسمى المرحلة المستمرة أو وسط التشتت. حيث لا يتغير حجمها وتوزيعها ، ويتم توزيع العنصر المعني عليها. تشمل أنواع الغرويات الهباء الجوي والمستحلبات والرغاوي والتشتت والمخاليط التي تسمى الهيدروسولات. لكل نظام مرحلتين: مرحلة متفرقة ومرحلة مستمرة.
الغرويات بالتاريخ
الاهتمام الشديد بمثل هذه المواد كان حاضرًا في جميع العلوم في بداية القرن العشرين. درس أينشتاين وعلماء آخرون خصائصها وتطبيقاتها بعناية. في ذلك الوقت ، كان هذا المجال العلمي الجديد هو مجال البحث الرائد للمنظرين والباحثين والمصنعين. بعد ذروة الاهتمام حتى عام 1950 ، انخفض البحث على الغرويات بشكل ملحوظ. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه منذ الظهور الأخير لمجاهر عالية الطاقة و "تقنيات النانو" (دراسة كائنات على نطاق صغير معين) ، كان هناك اهتمام علمي متجدد بدراسة المواد الجديدة.
المزيد عن هذه المواد
هناك عناصر لوحظت في الطبيعة وفي المحاليل الاصطناعية التي لها خصائص غروانية. على سبيل المثال ، المايونيز وغسول مستحضرات التجميل والمزلقات هي أنواع من المستحلبات الصناعية ، والحليب شبيه بذلك.خليط موجود في الطبيعة. تشمل الرغوات الغروية الكريمة المخفوقة ورغوة الحلاقة ، بينما تشتمل العناصر الصالحة للأكل على الزبدة والفصيلة الخبازية والهلام. بالإضافة إلى المواد الغذائية ، توجد هذه المواد في شكل سبائك ودهانات وأحبار ومنظفات ومبيدات حشرية وأيروسولات وستايروفوم ومطاط. حتى الأشياء الطبيعية الجميلة مثل الغيوم واللؤلؤ والأوبال لها خصائص غروانية لأنها تحتوي على مادة أخرى موزعة بالتساوي من خلالها.
الحصول على الخلائط الغروية
عن طريق زيادة الجزيئات الصغيرة إلى نطاق من 1 إلى 1 ميكرومتر ، أو عن طريق تقليل الجزيئات الكبيرة إلى نفس الحجم. يمكن الحصول على المواد الغروانية. يعتمد الإنتاج الإضافي على نوع العناصر المستخدمة في المراحل المتفرقة والمستمرة. تتصرف الغرويات بشكل مختلف عن السوائل العادية. ويلاحظ هذا في النقل والخصائص الفيزيائية والكيميائية. على سبيل المثال ، قد يسمح الغشاء لمحلول حقيقي بجزيئات صلبة متصلة بجزيئات سائلة بالمرور من خلاله. في حين أن المادة الغروية التي تحتوي على مادة صلبة مشتتة من خلال سائل يتم شدها بواسطة الغشاء. التكافؤ في التوزيع منتظم حتى نقطة المساواة المجهرية في الفجوة على العنصر الثاني بأكمله.
حلول حقيقية
يتم تمثيل التشتت الغرواني كمزيج متجانس. يتكون العنصر من نظامين: المرحلة المستمرة والمشتتة. يشير هذا إلى أن هذه الحالة مرتبطة بـالحلول الحقيقية ، لأنها مرتبطة مباشرة بالمزيج أعلاه ، المكون من عدة مواد. في المادة الغروانية ، تحتوي الثانية على بنية جزيئات أو قطرات صغيرة ، والتي يتم توزيعها بالتساوي في الأول. من 1 نانومتر إلى 100 نانومتر هو الحجم الذي يشكل الطور المشتت ، أو بالأحرى الجسيمات ، في بُعد واحد على الأقل. في هذا النطاق ، تكون المرحلة المشتتة عبارة عن مخاليط متجانسة بالأحجام المشار إليها ، ويمكننا تسمية العناصر التقريبية التي تناسب الوصف: الهباء الجوي الغرواني ، والمستحلبات ، والرغاوي ، والهيدروسولات. تتأثر الجزيئات أو القطرات الموجودة في التركيبات المعنية بشكل كبير بالتركيب الكيميائي للسطح.
حلول وأنظمة الغروانية
يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار حقيقة أن حجم المرحلة المشتتة هو متغير يصعب قياسه في النظام. تتميز الحلول أحيانًا بخصائصها الخاصة. لتسهيل إدراك مؤشرات التراكيب ، تشبهها الغرويات وتبدو متشابهة تقريبًا. على سبيل المثال ، إذا كان له شكل صلب مشتت سائل. نتيجة لذلك ، لن تمر الجسيمات عبر الغشاء. بينما يمكن لمكونات أخرى مثل الأيونات أو الجزيئات المذابة أن تمر من خلالها. إذا كان من الأسهل التحليل ، فقد اتضح أن المكونات الذائبة تمر عبر الغشاء ، ومع المرحلة المدروسة ، لا يمكن للجسيمات الغروية.
ظهور واختفاء خصائص اللون
بسبب تأثير تيندال ، فإن بعض هذه المواد شفافة. في بنية العنصر هو تشتت الضوء. أنظمة وصياغات أخرى تأتي معهابعض الظل أو حتى معتم ، مع لون معين ، حتى لو كان البعض غير مشرق. العديد من المواد المألوفة ، بما في ذلك الزبدة والحليب والقشدة والهباء الجوي (الضباب والدخان والدخان) والأسفلت والدهانات والدهانات والغراء ورغوة البحر ، هي مواد غروانية. تم تقديم هذا المجال من الدراسة في عام 1861 من قبل العالم الاسكتلندي توماس جراهام. في بعض الحالات ، يمكن اعتبار المادة الغروية مزيجًا متجانسًا (غير متجانس). هذا لأن التمييز بين المادة "المنحلة" و "الحبيبية" يمكن أن يكون في بعض الأحيان مسألة نهج.
أنواع المواد الغروانية المائية
يُعرّف هذا المكون على أنه نظام غرواني تتشتت فيه الجزيئات في الماء. يمكن أن تأخذ عناصر غرواني مائي ، اعتمادًا على كمية السائل ، حالات مختلفة ، على سبيل المثال ، هلام أو محلول مائي. فهي لا رجوع فيها (مكون واحد) أو قابلة للعكس. على سبيل المثال ، أجار ، النوع الثاني من غرواني مائي. قد توجد في حالات هلام و سول ، والتناوب بين الحالات مع إضافة الحرارة أو إزالتها.
العديد من الغروانيات المائية مشتقة من مصادر طبيعية. على سبيل المثال ، يتم استخلاص الكاراجينان من الطحالب ، والجيلاتين من دهن الأبقار ، والبكتين من قشر الحمضيات وثفل التفاح. تستخدم المواد الغروانية المائية في الطعام بشكل أساسي للتأثير على الملمس أو اللزوجة (الصلصة). يستخدم أيضًا للعناية بالبشرة أو كعامل شفاء بعد الإصابة.
الخصائص الأساسية للأنظمة الغروية
من هذه المعلومات يمكن ملاحظة أن الأنظمة الغروية هي قسم فرعي من المجال المتشتت. هم ، بدورهم ، يمكن أن يكونوا حلولًا (سول)أو الهلام (الهلام). يتم إنشاء الأول في معظم الحالات على أساس الكيمياء الحية. تتشكل الأخيرة تحت الرواسب التي تحدث أثناء تخثر المريخ. يمكن أن تكون المحاليل مائية بمواد عضوية ، ذات شوارد ضعيفة أو قوية. تتراوح أحجام الجسيمات في الطور المشتت للغرويات من 100 إلى 1 نانومتر. لا يمكن رؤيتهم بالعين المجردة. نتيجة الاستقرار ، يصعب فصل المرحلة والوسط.
التصنيف حسب أنواع جسيمات المرحلة المشتتة
الغرويات متعددة الجزيئات. عندما تتحلل الذرات أو الجزيئات الأصغر من المواد (التي يقل قطرها عن 1 نانومتر) معًا لتكوين جسيمات ذات أحجام متشابهة. في هذه الأيام ، تكون المرحلة المشتتة عبارة عن بنية تتكون من مجاميع من الذرات أو الجزيئات ذات الحجم الجزيئي الذي يقل عن 1 نانومتر. على سبيل المثال ، الذهب والكبريت. في هذه الغرويات ، تتماسك الجسيمات معًا بواسطة قوى فان دير فال. عادة ما يكون لديهم طابع مجفد. هذا يعني تفاعل جسيم كبير.
الغرويات ذات الوزن الجزيئي العالي. هذه هي المواد التي تحتوي على جزيئات كبيرة (تسمى الجزيئات الكبيرة) ، والتي عندما تتحلل تشكل قطرًا معينًا. تسمى هذه المواد بالغرويات الجزيئية. تكون عناصر تشكيل الطور المشتت هذه عبارة عن بوليمرات لها أوزان جزيئية عالية جدًا. الجزيئات الكبيرة الطبيعية هي النشا ، والسليلوز ، والبروتينات ، والإنزيمات ، والجيلاتين ، وما إلى ذلك. وتشمل الجزيئات الاصطناعية البوليمرات الاصطناعية مثل النايلون والبولي إيثيلين والبلاستيك والبوليسترين ، إلخ.هـ.عادة ما تكون رهاب الخوف ، مما يعني في هذه الحالة ضعف التفاعل بين الجسيمات.
الغرويات المرتبطة. هذه هي المواد التي عندما تذوب في وسط ، تتصرف مثل الإلكتروليتات العادية بتركيز منخفض. لكنها جزيئات غروانية ذات مكون إنزيمي أكبر للمكونات بسبب تكوين العناصر المجمعة. وتسمى الجزيئات الكلية التي تشكلت على هذا النحو بالمذيلات. تحتوي جزيئاتها على مجموعات مجففة ومجففة.
Micelles. وهي عبارة عن جزيئات متجمعة أو متجمعة تتكون من ارتباط غرواني في محلول. من الأمثلة الشائعة الصابون والمنظفات. يحدث التكوين فوق درجة حرارة معينة لـ Kraft ، وفوق تركيز دقيق معين للتمييز. هم قادرون على تكوين الأيونات. يمكن أن تحتوي Micelles على ما يصل إلى 100 جزيء أو أكثر ، على سبيل المثال تعتبر ستيرات الصوديوم مثالًا نموذجيًا. عندما يذوب في الماء فإنه يطلق الأيونات.
