الرئيسية
عليكم
و رحمة الله و بركاته السلام
أنواع المحاليل
كيفية التمييز بين
المحاليل
هناك ثلاثة انواع من المحاليل وهي
1- المحلول
الحقيقي
2-المحلول المعلق
3-المحلول
الغروي
بامكانها
ان نميز هذة المحاليل
اولا
المحلول
الحقيقي
لا
يمكن تمييز دقائق المذاب بالعين المجردة او بالمجهر
لايمكن فصل مكوناتة بالترويق او الترشيح
متجانس
مثل السكر في الماء
ثانياالمحلول
المعلق
يمكن
تمييز دقائق المذاب بالعين
يمكن فصل مكوناتة بالترويق او الترشيح
غير متجانس
مثل الطباشير في الماء
ثالثاً
المحلول الغروي
يمكن تمييز
دقائق المذاب بالمجهر
الإلكتروني
لا يمكن فصل
مكوناتة بالترويق او الترشيح
متجانس
مثل الحليب في الدم
أولا
/ المعلقات
يتكون
المعلق من جزيئات كبيرة لعنصر واحد على لأقل موزعة خلال بعضها البعض مثل التراب النقي في
الماء / الراسب في التفاعلات الكيميائية ... والجزيئات
العالقة كبيرة لدرجة أن يمكن رؤيتها بالعين المجردة
أوالميكروسكوب ... وتتميز بخاصية وهي أنه إذا تركت ولم يستمر تحريكهاباستمرار
فإنها تترسب تحت تأثير الجاذبية الأرضية وتعتمد سرعة الترسيب
علىحجم الجزيئات العالقة فكلما كانت اكبر كانت السرعة اكبر.
أما عن فصل الجزيئات العالقة المترسبة من
الخليط الناتج من تفاعل ما فهناك طريقتين:
عن طريق تمريرها على فلتر فيتم الفصل عن طريق
جهاز يسمى centrefuge(الطرد المركزي) حيث يتم
الاستفادة من مبدأترسيب جزيئاته تحت
قوة الجاذبية الأرضية بحيث يعمل كقوة إضافية
لقوة جذبالأرض مما يساعد ذلك على جذب هذه الجزيئات العالقة إلى أسفل ليتم
ترسيبهاوبالتالي فصلها.....أما بالنسبة لخواصها الفيزيائية مقارنة بالخواصالفيزيائية
للسائل وهو في حالة نقية نجد إنها لا تتأثر إلا بمقدار
ضئيل فيوجود المواد العالقة فمثلا نجد أن درجة تجمد الماء صفر سيليزية
ودرجة تجمدالماء الذي يحتوي على تراب أيضا صفر سليزية وذلك لان حجم الجزيئات العالقةكبير
وعددها صغير جدا مقارنة مع عدد جزيئات[
ثانيا/ المحاليل
التي تعتبر على عكس المعلقات تماما من حيث
الخواص
حجم جزيئات المذيب والذائب صغيرة جدا في حجم
إبعاد الأيونات وتتوزع جزيئاتالمحلول بانتظام خلال بعضها البعض لتعطي وسط
متجانس أما بالنسبة للخواصالفيزيائية فلا يوجد تأثير إلا الضئيل منه
وذلك بسبب الطريقة القوية فيالتداخل والحميمة التي تتوزع فيها الجزيئات
المذابة نفسها بين الجزيئاتالمواد المذيبة.
وهي ثلاث أنواع/محلول سائل ومحلول غازي ومحلول
صلب
ثالثا/الغرويات
في
الخواص هم بين المحاليل والمعلقات
مثل
الحليب المتجانس وهو عبارة عن قطرات من الزبد موزعة في محلول مائيويحتوي أيضا
على بروتين الكازين ومواد أخرى ... حجم جزيئات الغرويات اكبرمن حجم جزيئات المحاليل واقل من
حجم
جزيئات
المواد العالقة ... وهي صغيرةجدا لدرجة أنها لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو المجهر
العادي.... وهذهالجزيئات تصطدم تصادمات ثابتة مع الوسط المحيط مما يجعل هذه الجزيئاتعالقة لفترة
طويلة ولا تنفصل تحت تأثير الجاذبية الأرضية.
وتتميز
هذه الجزيئات بخاصية تجعلها تختلف عن المحلول وهي ما يسمى ب Tyndall effect وهي ظاهرة تتميز بها الغرويات إذ أن الضوء الذي يمر خلالهاينتشر
في زوايا كبيرة وتمتصه الجزيئات وبالتالي لا يسمح له بالخروج. علىعكس المحاليل.
في
الوضع الطبيعي لا تنفصل جزيئات الغرويات عن الوسط المنتشرة فيه بفعلالجاذبية وحتى يستمر ذلك لابد من
منع
التصاق
الجزيئات مع بعضها البعضأثناء التصادم حتى لا تنمو في الحجم وتنفصل عن الخليط
أما
عن المستحلب فهو نوع من أنواع الغرويات نوع المواد المكونة له هو" سائلين" عن عبارة عن خليط يتكون من سائلين لا يذوبان في
بعضهما البعض ولكنهنا عامل الاستحلاب (emulsifying agent) الذي يعمل على الربط بين هذينالسائلين مثل
البروتين وبالتالي يتكون المستحلب ويصل إلي حالة الاستقراروالثبات مثل الحليب والمرجارين
والزبد
وهي
عبارة عن سائلين(ماء في زيت)
ولكن
وجود بروتين الكازين يمنع جزيئات الماء والزيت من الاصطدام والنمو فيالحجم ..
والجدير
بالذكر أن الغرويات إن تركت فترة طويلة بدون تحريك تنفصل تحتتأثير الجاذبية الأرضية فمثلا لو ترك الحليب خارج الثلاجة
لمدة يوميننلاحظ انه انفصل إلي طبقتين تحت تأثير الجاذبية وبالتالي فسد.
]المحاليل الغروية
المحاليل
الغروية
Colloids :- هي جسيمات معلقة في الحالة الغروية تتكون من جسيمات كبيرة و لكن ليس إلى الحد
الذي يجعلها تترسب في
المحلول و جسيمات المحاليل
الغروية يتراوح حجمها بين 0,1 ، 0,001 ميكرون و هي نوعان
• النوع
الأول يتكون من جزئيات بروتينية متجمعة و موزعة في وسط مائي .
• النوع
الثاني يتكون من محلول مستحلب مؤلف من جزئيات دهينة صغيرة في وسط مائي .
و
هنالك عدة وظائف بيولوجية للمحاليل الغروية في الخلايا فالأغشيةالمختلفة المحيطة بالخلايا و
بالعضيات داخل الست وبلازم تعتبر غرويات شبهجامدة
هلامية .
المحاليل
الغروية أنظمة ذات طورين ، أحدهما منتشر فى الآخر !
الصول
والجيل:-
عندما
يظهر الغروى المظهر المائع لمحلول ، فإنه يعرف بالصول
.
والغرويات
التى يكون تركيبها الدائم فى الحالة الجامدة تعرف بالجل .
طرق تحضير
المحاليل الغروية
أولاً:- طرق
الانتشار
الطرق
الميكانيكية :- حيث تطحن المادة فى آلات خاصة تعرف بالمطاحن الغروية ( صناعة البويات )
الطرق
الكهربية :- تتم فى خلية تحليل كهربى ، حيث تكون مادة الكاثود من نفس نوع الفلز المراد انتشاره .
الببتنة
:- ( التجزيئ ) وهى عملية يمكن بواسطتها تحويل المادة من حالةغير غروية إلى حالة غروية ، وذلك
بتأثير
مذيب
أو أى مادة مضافة تعرف
بالعامل
المجزئ
.
الموجات
فوق السمـعيـةـ:- وتعمل على تفتيت المادة إلى دقائق فى حجم النطاق الغروى
]طرق تحضير المحاليل
الغروية ثانياً :- طرق التكثيف :
طرية
القوس الكهربى :- حيث يمرر تيار عالى التردد بين قطبين فلزيين فى مذيب مناسب ( ماء الذهب ).
تكوين
الغروى عن طريق التفاعلات الكيميائية
ان
كلمة ماده غروانيه او شبه غروانيه(colloids)هي مشتقه من الكلمتيناليونانيتين (kolla) وتعني غروانيه او صمغيه
و
(Oeid) وتعني شبه. بناء
على
ذلك
فان
الماده الغروانيه تكون على شكل دقائق صغيره جدا مبعثره فيالسائل.وغالبا ما تكون
هذه الدقائق الصغيره صلبه، واحيانا تكون قطيرات
صغيره
سائله او فقاعات غازيه. وتتميز المواد الغروانيه بكون نسبة مساحةالسطح الى الحجم مرتفعه جدا. يتراوح
قطر
الدقائق
او الحبييات الغروانيهبين (5)
الى
(100) نانومتر. ويتكون المحلول الغروي عادة من طورين,حيث توجد مسافهبين كل حبيبه واخرى في الوسط
الغروي
, ويسمى
الوسط الذي يفصل
بين
الحبيبات او الدقائق الغروانيه بواسطة التبعثر(dispersion
Meium ) .
من
الممكن تصنيف المحاليل الغروانيه(سول) الناتجه عن انحلال ماده صلب في سائل في مجموعتين:
1/ المحاليل
الغروانية التي تخشى المذيب
( الصادة
للماء
: lyophobiec sols)
تستعمل
هذه التسمية للتحلاليل الغروانية اذا كان الوسط المذيب هو الماء ،
وكان
اول من استعمل هذه التسمية هو العالم الفرنسي جان بيران في حالةمحاليل الذهب او كبيرت الزرنيخ في
الماء ، حيث تبين ان هذه المركبات
لديها
الفة صغيرة جدا بالنسبة للماء
.
ويستعمل
حاليا اصطلاح الرابطة الصادة للماء
(hydrophobie bond) وذلك فيحالة المحاليل الغروانية عندما تكون المادة المتبعثرة غير
قطبية
،
بحيث
يؤدي وجودها مع بعضها الى تقليل الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء .
من
المعروف بان المحاليل الغروانية الصادة للماء تكون غير مستقرة ، ففيحال تبخرها ، فانه من العسير
اعادة
انحلالها
في محلول غرواني . كذلك ،فعندما
تضاف
مادة كهربائية (ناقلة للتيار الكهربائي) الى محلول غرواني صاد للماء ، فان ذلك يؤدي الى التخثر
والترسيب
.
2/ المحاليل
الغروانية المحبة للمذيب
(lyophibic sols)
وتتميز
هذه المحاليل بوجود الفة كبيرة بين المادة المتبعثرة والوسط المذيب، وبالتالي فان هذه المحاليل تكون
مستقرة
وتشبه
الى حد كبير المحاليل
الحقيقية .
الخصائص
العامة
:
ان
معظم الغروانيات تكون ذات ابعاد ثلاثة ، كذلك توجد غروانيات ذات بعديناو بعد واحد ، من الميزات
الرئيسية للمحاليل الغروانية كون الشبه بين
مساحة
سطح الحبيبات الى حجمها مرتفعا
. وفي
هذا المجال يعرف عامل التبعثرعلى ان النسبة بين سطح الذرات الى عددها في الجزيء الغرواني . ان
عامل
التبعثر للجزيئات الغروانية ذات الابعاد المختلفة يتراوح بين 0.15 الى 0.003 .
وتمتد
خصائص الغروانيات بصورة رئيسية على الوسط المذيب ونوعه وتركيبه . وبالتالي فانه يتم تصنفيها ضمن مجموعات مختلفة ، وللحصول على معلومات
اساسية
عن المحاليل الغروانية يتطلب قاعدة علمية واسعة تشمل ميادين مختلفة . لقد ادى ذلك الى قيام دراسات نظرية وعملية عديدة مثل الدراسات
الكهربائية
وتبعثر الضوء ودراسة الطيف وتفاعلات فاندرفالس والخصائصالكهربائية للطبقات الثنائية والمجهر الالكتروني ونظرية
امتزاز الغازاتوالمسبر
الفوتوني
وغيرها من اجهزة التحليل الطيفية
.
ومن
الخصائص الفيزيائية المهمة للغروانيات قدرتها على الانتشار والحركة البروانية (Brownian motion) والاسترشاد الكهربائي
والتناضح
(osmosis) والانسياب ، هذا الا جانب الخصائص الميكانيكية والضوئيةوالكهربائية . من جهة
اخرى ، فان قابلية الغروانيات للتفاعلات الكيميائية
والامتزاز
تلعب دورا مهما وفي بعض الاحيان يكون حاسما في تحديد خصائصها من الناحية الصناعية وغيرها .
تشكل
الغروانيات
:
تتشكل
الغروانيات اما بطريقة التنمية او التجمع او التكسير . ان طريقةالتنمية تحتاج الى الجزئيات الاساسية للمادة الغروانية هي
تكثيف البخارللحصول على
قطرات سائلة من المادة ثم
تتصلب بدورها . من المؤكد بان نمو الغروانياتيتم التحكم به عن طريق وجود المادة الاساسية في الاتجاه
المناسب للالتحام
والارتباط
مع نواة التجمع ومتطلبات طاقة الربط مع سطح نواة التجمع .
وتتميز
عملية تشكل الغروانيات عبر طريقة التكسير والتي تستعمل كثيرا فيانه من الصعب التوفيق بين التجارب والملاحظات العلمية ضمن
صيغة موحدة
لتفتيت
الغروانيات ، وذلك بسبب العوامل الكثيرة التي تتداخل في عمليةالتكسير او التفتيت . لذلك تبقى هذه العملية من الناحية
الصناعية كفن وليسعلما
ينهج
اسلوبا واضحا
.
حجم
الجزيء الغروي
ان
ابسط الطرق المساعدة على تحديد حجم الجزيء الغروي وابعاده هي المجهر الالكتروني المسحي (scanning) والنافذ
(transmission).
ان
قوة فصل الجهاز
(resolution) ليست كافية لتحديد ابعاد الجزيء الغروي . لذلك تستمعل طرق اخرى غير مباشرة لتحديد ابعاد الجزيء الغروي
نذكر
منها طرق الترسيب والنبذ والناقلية الكهربائية والتبعثر الضوئيوانعراج الاشعة السينية وامتزاز الغاز والمادة المذابة . عند
اختيار أي منهذه الطرق
يجب توخي الحذر بناء على
الفرضيات المستخدمة في هذه الطرق لتحديد ابعادالجزيء . على سبيل المثال فاننا نجد
ان
اجهزة
قياس الناقلية تعتمد على
الشكل
الكروي للجزيئات الغروانية ، بينما طريقة تبعثر الضوء تكون صالحة في حالة كون شكل الجزيء الغروي
معروفا
.
يتم
تحديد خواص النافذية
(permeability) والمسامية
(porosity) للموادالغروانية باستخدام طرق امتزاز الغازات او المواد المذابة والتي
تؤدي
الى معرفة مساحة سطح الجزيء الغروي
. اما
درجة التبلور او التعددالبلوري فيتم معرفتها باستخدام طريقة انعراج الاشعة السينية (x-ray
diffraction).
الخصائص
الكيميائية
:
تتم
دراسة الخصائص الغروانية باستخدام أي من الاجهزة المستخدمة عادة فيتحديد الخصائص الكيميائية للمركبات
مثل
جهاز
التحليل الكتلوي ومطياف
رامان
والاشعة تحت الحمراء والتي تعطي معلومات عن طبيعة الروابطالكيميائية وانعراج الاشعة السينية واجهزة التحليل
الفوتوالكتروني وغيرهامن الاجهزة
الطيفية التي تستخدم لدراسة
السطوح وتركيبها
.
ان
المعلومات التي يمكن الحصول عليها من هذه الاجهزة تتميز بطبيعة كيفيةتركيب المادة
الغروانية وطبيعة الروابط الكيميائية وكذلك كمية المادة
الموجودة .
الاخطار
الناتجة عن بعض المركبات الغروانية
:
انه
من الممكن تحديد الاخطار التي قد تنجم عن المواد الغروانية ضمن فئتين رئيسيتين :
1/ نظرا
لكبر مساحة سطح المواد الغروانية ، فاذا كانت قابلة للتأكسد ووجدتفي وسط مؤكسد فانها تتفاعل بسرعة كبيرة قريبة للانفجار او قد
تنفجر
.
2/ بما
ان حجم الجزيئات الغروانية صغير نسبيا ، فانه يتم استنشاقها وتدخلالى الجسم وتتركز احيانا في الرئتين
،
خاصة
اذا كان قطرها بحدود 6-10 م
(1 um) . مما يؤدي الى وجود امراض الحساسية المختلفة في حالة استنشاق غبارالبيت والسجاد
. في بعض الحالات يكون الخطر قاتلا عند استنشاق
الالياف
الزجاجية (اسبستوس) وغبار الفحم الحجري وغيرها
.
الحالة
الغروية
بين
المحاليل الحقيقية والمعلقات والمستحلبات
لايمكن
رؤيتها بالعين المجردة غير أنه يمكن مشاهدة بعض خواصها الضوئية بالعين المجردة وبواسطةUltramicroscope
و رحمة الله و بركاته السلام
أنواع المحاليل
كيفية التمييز بين
المحاليل
هناك ثلاثة انواع من المحاليل وهي
1- المحلول
الحقيقي
2-المحلول المعلق
3-المحلول
الغروي
بامكانها
ان نميز هذة المحاليل
اولا
المحلول
الحقيقي
لا
يمكن تمييز دقائق المذاب بالعين المجردة او بالمجهر
لايمكن فصل مكوناتة بالترويق او الترشيح
متجانس
مثل السكر في الماء
ثانياالمحلول
المعلق
يمكن
تمييز دقائق المذاب بالعين
يمكن فصل مكوناتة بالترويق او الترشيح
غير متجانس
مثل الطباشير في الماء
ثالثاً
المحلول الغروي
يمكن تمييز
دقائق المذاب بالمجهر
الإلكتروني
لا يمكن فصل
مكوناتة بالترويق او الترشيح
متجانس
مثل الحليب في الدم
أولا
/ المعلقات
يتكون
المعلق من جزيئات كبيرة لعنصر واحد على لأقل موزعة خلال بعضها البعض مثل التراب النقي في
الماء / الراسب في التفاعلات الكيميائية ... والجزيئات
العالقة كبيرة لدرجة أن يمكن رؤيتها بالعين المجردة
أوالميكروسكوب ... وتتميز بخاصية وهي أنه إذا تركت ولم يستمر تحريكهاباستمرار
فإنها تترسب تحت تأثير الجاذبية الأرضية وتعتمد سرعة الترسيب
علىحجم الجزيئات العالقة فكلما كانت اكبر كانت السرعة اكبر.
أما عن فصل الجزيئات العالقة المترسبة من
الخليط الناتج من تفاعل ما فهناك طريقتين:
عن طريق تمريرها على فلتر فيتم الفصل عن طريق
جهاز يسمى centrefuge(الطرد المركزي) حيث يتم
الاستفادة من مبدأترسيب جزيئاته تحت
قوة الجاذبية الأرضية بحيث يعمل كقوة إضافية
لقوة جذبالأرض مما يساعد ذلك على جذب هذه الجزيئات العالقة إلى أسفل ليتم
ترسيبهاوبالتالي فصلها.....أما بالنسبة لخواصها الفيزيائية مقارنة بالخواصالفيزيائية
للسائل وهو في حالة نقية نجد إنها لا تتأثر إلا بمقدار
ضئيل فيوجود المواد العالقة فمثلا نجد أن درجة تجمد الماء صفر سيليزية
ودرجة تجمدالماء الذي يحتوي على تراب أيضا صفر سليزية وذلك لان حجم الجزيئات العالقةكبير
وعددها صغير جدا مقارنة مع عدد جزيئات[
ثانيا/ المحاليل
التي تعتبر على عكس المعلقات تماما من حيث
الخواص
حجم جزيئات المذيب والذائب صغيرة جدا في حجم
إبعاد الأيونات وتتوزع جزيئاتالمحلول بانتظام خلال بعضها البعض لتعطي وسط
متجانس أما بالنسبة للخواصالفيزيائية فلا يوجد تأثير إلا الضئيل منه
وذلك بسبب الطريقة القوية فيالتداخل والحميمة التي تتوزع فيها الجزيئات
المذابة نفسها بين الجزيئاتالمواد المذيبة.
وهي ثلاث أنواع/محلول سائل ومحلول غازي ومحلول
صلب
ثالثا/الغرويات
في
الخواص هم بين المحاليل والمعلقات
مثل
الحليب المتجانس وهو عبارة عن قطرات من الزبد موزعة في محلول مائيويحتوي أيضا
على بروتين الكازين ومواد أخرى ... حجم جزيئات الغرويات اكبرمن حجم جزيئات المحاليل واقل من
حجم
جزيئات
المواد العالقة ... وهي صغيرةجدا لدرجة أنها لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو المجهر
العادي.... وهذهالجزيئات تصطدم تصادمات ثابتة مع الوسط المحيط مما يجعل هذه الجزيئاتعالقة لفترة
طويلة ولا تنفصل تحت تأثير الجاذبية الأرضية.
وتتميز
هذه الجزيئات بخاصية تجعلها تختلف عن المحلول وهي ما يسمى ب Tyndall effect وهي ظاهرة تتميز بها الغرويات إذ أن الضوء الذي يمر خلالهاينتشر
في زوايا كبيرة وتمتصه الجزيئات وبالتالي لا يسمح له بالخروج. علىعكس المحاليل.
في
الوضع الطبيعي لا تنفصل جزيئات الغرويات عن الوسط المنتشرة فيه بفعلالجاذبية وحتى يستمر ذلك لابد من
منع
التصاق
الجزيئات مع بعضها البعضأثناء التصادم حتى لا تنمو في الحجم وتنفصل عن الخليط
أما
عن المستحلب فهو نوع من أنواع الغرويات نوع المواد المكونة له هو" سائلين" عن عبارة عن خليط يتكون من سائلين لا يذوبان في
بعضهما البعض ولكنهنا عامل الاستحلاب (emulsifying agent) الذي يعمل على الربط بين هذينالسائلين مثل
البروتين وبالتالي يتكون المستحلب ويصل إلي حالة الاستقراروالثبات مثل الحليب والمرجارين
والزبد
وهي
عبارة عن سائلين(ماء في زيت)
ولكن
وجود بروتين الكازين يمنع جزيئات الماء والزيت من الاصطدام والنمو فيالحجم ..
والجدير
بالذكر أن الغرويات إن تركت فترة طويلة بدون تحريك تنفصل تحتتأثير الجاذبية الأرضية فمثلا لو ترك الحليب خارج الثلاجة
لمدة يوميننلاحظ انه انفصل إلي طبقتين تحت تأثير الجاذبية وبالتالي فسد.
]المحاليل الغروية
المحاليل
الغروية
Colloids :- هي جسيمات معلقة في الحالة الغروية تتكون من جسيمات كبيرة و لكن ليس إلى الحد
الذي يجعلها تترسب في
المحلول و جسيمات المحاليل
الغروية يتراوح حجمها بين 0,1 ، 0,001 ميكرون و هي نوعان
• النوع
الأول يتكون من جزئيات بروتينية متجمعة و موزعة في وسط مائي .
• النوع
الثاني يتكون من محلول مستحلب مؤلف من جزئيات دهينة صغيرة في وسط مائي .
و
هنالك عدة وظائف بيولوجية للمحاليل الغروية في الخلايا فالأغشيةالمختلفة المحيطة بالخلايا و
بالعضيات داخل الست وبلازم تعتبر غرويات شبهجامدة
هلامية .
المحاليل
الغروية أنظمة ذات طورين ، أحدهما منتشر فى الآخر !
الصول
والجيل:-
عندما
يظهر الغروى المظهر المائع لمحلول ، فإنه يعرف بالصول
.
والغرويات
التى يكون تركيبها الدائم فى الحالة الجامدة تعرف بالجل .
طرق تحضير
المحاليل الغروية
أولاً:- طرق
الانتشار
الطرق
الميكانيكية :- حيث تطحن المادة فى آلات خاصة تعرف بالمطاحن الغروية ( صناعة البويات )
الطرق
الكهربية :- تتم فى خلية تحليل كهربى ، حيث تكون مادة الكاثود من نفس نوع الفلز المراد انتشاره .
الببتنة
:- ( التجزيئ ) وهى عملية يمكن بواسطتها تحويل المادة من حالةغير غروية إلى حالة غروية ، وذلك
بتأثير
مذيب
أو أى مادة مضافة تعرف
بالعامل
المجزئ
.
الموجات
فوق السمـعيـةـ:- وتعمل على تفتيت المادة إلى دقائق فى حجم النطاق الغروى
]طرق تحضير المحاليل
الغروية ثانياً :- طرق التكثيف :
طرية
القوس الكهربى :- حيث يمرر تيار عالى التردد بين قطبين فلزيين فى مذيب مناسب ( ماء الذهب ).
تكوين
الغروى عن طريق التفاعلات الكيميائية
ان
كلمة ماده غروانيه او شبه غروانيه(colloids)هي مشتقه من الكلمتيناليونانيتين (kolla) وتعني غروانيه او صمغيه
و
(Oeid) وتعني شبه. بناء
على
ذلك
فان
الماده الغروانيه تكون على شكل دقائق صغيره جدا مبعثره فيالسائل.وغالبا ما تكون
هذه الدقائق الصغيره صلبه، واحيانا تكون قطيرات
صغيره
سائله او فقاعات غازيه. وتتميز المواد الغروانيه بكون نسبة مساحةالسطح الى الحجم مرتفعه جدا. يتراوح
قطر
الدقائق
او الحبييات الغروانيهبين (5)
الى
(100) نانومتر. ويتكون المحلول الغروي عادة من طورين,حيث توجد مسافهبين كل حبيبه واخرى في الوسط
الغروي
, ويسمى
الوسط الذي يفصل
بين
الحبيبات او الدقائق الغروانيه بواسطة التبعثر(dispersion
Meium ) .
من
الممكن تصنيف المحاليل الغروانيه(سول) الناتجه عن انحلال ماده صلب في سائل في مجموعتين:
1/ المحاليل
الغروانية التي تخشى المذيب
( الصادة
للماء
: lyophobiec sols)
تستعمل
هذه التسمية للتحلاليل الغروانية اذا كان الوسط المذيب هو الماء ،
وكان
اول من استعمل هذه التسمية هو العالم الفرنسي جان بيران في حالةمحاليل الذهب او كبيرت الزرنيخ في
الماء ، حيث تبين ان هذه المركبات
لديها
الفة صغيرة جدا بالنسبة للماء
.
ويستعمل
حاليا اصطلاح الرابطة الصادة للماء
(hydrophobie bond) وذلك فيحالة المحاليل الغروانية عندما تكون المادة المتبعثرة غير
قطبية
،
بحيث
يؤدي وجودها مع بعضها الى تقليل الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء .
من
المعروف بان المحاليل الغروانية الصادة للماء تكون غير مستقرة ، ففيحال تبخرها ، فانه من العسير
اعادة
انحلالها
في محلول غرواني . كذلك ،فعندما
تضاف
مادة كهربائية (ناقلة للتيار الكهربائي) الى محلول غرواني صاد للماء ، فان ذلك يؤدي الى التخثر
والترسيب
.
2/ المحاليل
الغروانية المحبة للمذيب
(lyophibic sols)
وتتميز
هذه المحاليل بوجود الفة كبيرة بين المادة المتبعثرة والوسط المذيب، وبالتالي فان هذه المحاليل تكون
مستقرة
وتشبه
الى حد كبير المحاليل
الحقيقية .
الخصائص
العامة
:
ان
معظم الغروانيات تكون ذات ابعاد ثلاثة ، كذلك توجد غروانيات ذات بعديناو بعد واحد ، من الميزات
الرئيسية للمحاليل الغروانية كون الشبه بين
مساحة
سطح الحبيبات الى حجمها مرتفعا
. وفي
هذا المجال يعرف عامل التبعثرعلى ان النسبة بين سطح الذرات الى عددها في الجزيء الغرواني . ان
عامل
التبعثر للجزيئات الغروانية ذات الابعاد المختلفة يتراوح بين 0.15 الى 0.003 .
وتمتد
خصائص الغروانيات بصورة رئيسية على الوسط المذيب ونوعه وتركيبه . وبالتالي فانه يتم تصنفيها ضمن مجموعات مختلفة ، وللحصول على معلومات
اساسية
عن المحاليل الغروانية يتطلب قاعدة علمية واسعة تشمل ميادين مختلفة . لقد ادى ذلك الى قيام دراسات نظرية وعملية عديدة مثل الدراسات
الكهربائية
وتبعثر الضوء ودراسة الطيف وتفاعلات فاندرفالس والخصائصالكهربائية للطبقات الثنائية والمجهر الالكتروني ونظرية
امتزاز الغازاتوالمسبر
الفوتوني
وغيرها من اجهزة التحليل الطيفية
.
ومن
الخصائص الفيزيائية المهمة للغروانيات قدرتها على الانتشار والحركة البروانية (Brownian motion) والاسترشاد الكهربائي
والتناضح
(osmosis) والانسياب ، هذا الا جانب الخصائص الميكانيكية والضوئيةوالكهربائية . من جهة
اخرى ، فان قابلية الغروانيات للتفاعلات الكيميائية
والامتزاز
تلعب دورا مهما وفي بعض الاحيان يكون حاسما في تحديد خصائصها من الناحية الصناعية وغيرها .
تشكل
الغروانيات
:
تتشكل
الغروانيات اما بطريقة التنمية او التجمع او التكسير . ان طريقةالتنمية تحتاج الى الجزئيات الاساسية للمادة الغروانية هي
تكثيف البخارللحصول على
قطرات سائلة من المادة ثم
تتصلب بدورها . من المؤكد بان نمو الغروانياتيتم التحكم به عن طريق وجود المادة الاساسية في الاتجاه
المناسب للالتحام
والارتباط
مع نواة التجمع ومتطلبات طاقة الربط مع سطح نواة التجمع .
وتتميز
عملية تشكل الغروانيات عبر طريقة التكسير والتي تستعمل كثيرا فيانه من الصعب التوفيق بين التجارب والملاحظات العلمية ضمن
صيغة موحدة
لتفتيت
الغروانيات ، وذلك بسبب العوامل الكثيرة التي تتداخل في عمليةالتكسير او التفتيت . لذلك تبقى هذه العملية من الناحية
الصناعية كفن وليسعلما
ينهج
اسلوبا واضحا
.
حجم
الجزيء الغروي
ان
ابسط الطرق المساعدة على تحديد حجم الجزيء الغروي وابعاده هي المجهر الالكتروني المسحي (scanning) والنافذ
(transmission).
ان
قوة فصل الجهاز
(resolution) ليست كافية لتحديد ابعاد الجزيء الغروي . لذلك تستمعل طرق اخرى غير مباشرة لتحديد ابعاد الجزيء الغروي
نذكر
منها طرق الترسيب والنبذ والناقلية الكهربائية والتبعثر الضوئيوانعراج الاشعة السينية وامتزاز الغاز والمادة المذابة . عند
اختيار أي منهذه الطرق
يجب توخي الحذر بناء على
الفرضيات المستخدمة في هذه الطرق لتحديد ابعادالجزيء . على سبيل المثال فاننا نجد
ان
اجهزة
قياس الناقلية تعتمد على
الشكل
الكروي للجزيئات الغروانية ، بينما طريقة تبعثر الضوء تكون صالحة في حالة كون شكل الجزيء الغروي
معروفا
.
يتم
تحديد خواص النافذية
(permeability) والمسامية
(porosity) للموادالغروانية باستخدام طرق امتزاز الغازات او المواد المذابة والتي
تؤدي
الى معرفة مساحة سطح الجزيء الغروي
. اما
درجة التبلور او التعددالبلوري فيتم معرفتها باستخدام طريقة انعراج الاشعة السينية (x-ray
diffraction).
الخصائص
الكيميائية
:
تتم
دراسة الخصائص الغروانية باستخدام أي من الاجهزة المستخدمة عادة فيتحديد الخصائص الكيميائية للمركبات
مثل
جهاز
التحليل الكتلوي ومطياف
رامان
والاشعة تحت الحمراء والتي تعطي معلومات عن طبيعة الروابطالكيميائية وانعراج الاشعة السينية واجهزة التحليل
الفوتوالكتروني وغيرهامن الاجهزة
الطيفية التي تستخدم لدراسة
السطوح وتركيبها
.
ان
المعلومات التي يمكن الحصول عليها من هذه الاجهزة تتميز بطبيعة كيفيةتركيب المادة
الغروانية وطبيعة الروابط الكيميائية وكذلك كمية المادة
الموجودة .
الاخطار
الناتجة عن بعض المركبات الغروانية
:
انه
من الممكن تحديد الاخطار التي قد تنجم عن المواد الغروانية ضمن فئتين رئيسيتين :
1/ نظرا
لكبر مساحة سطح المواد الغروانية ، فاذا كانت قابلة للتأكسد ووجدتفي وسط مؤكسد فانها تتفاعل بسرعة كبيرة قريبة للانفجار او قد
تنفجر
.
2/ بما
ان حجم الجزيئات الغروانية صغير نسبيا ، فانه يتم استنشاقها وتدخلالى الجسم وتتركز احيانا في الرئتين
،
خاصة
اذا كان قطرها بحدود 6-10 م
(1 um) . مما يؤدي الى وجود امراض الحساسية المختلفة في حالة استنشاق غبارالبيت والسجاد
. في بعض الحالات يكون الخطر قاتلا عند استنشاق
الالياف
الزجاجية (اسبستوس) وغبار الفحم الحجري وغيرها
.
الحالة
الغروية
بين
المحاليل الحقيقية والمعلقات والمستحلبات
لايمكن
رؤيتها بالعين المجردة غير أنه يمكن مشاهدة بعض خواصها الضوئية بالعين المجردة وبواسطةUltramicroscope
عدل سابقا من قبل المستحيل الثالث في الأحد يوليو 04, 2010 4:13 am عدل 1 مرات (السبب : الخط صغير جدا والموضوع غير منسق)
