دراسة كملة حول الغـرويات The Colloids

الغـرويات The Colloids

تنقسم المحاليل من حيث حجم حبيباتها إلى ثلاثة أقسام

المحاليل
الحقيقية True Solutions : تتكون من مذاب و مذيب بحيث يصعب التمييز بينهما
ويكون حجم دقائق المادة المذابة أقل من 10 أنجستروم ، و تتميز هذه الأنواع
من المواد بقدرتها على المرور خلال الأغشية شبه المنفذة .

المعلق
Suspension : خليط غير متجانس حجم دقائقه أكبر من 10000 أنجستروم ، إذ
يمكن ملاحظة تلك الدقائق بالعين المجردة ، كما يمكن ملاحظة ترسبها في
الأسفل.

الغرويات Colloids : مواد
تتميز بأن دقائقها أكبر من جسيمات المحاليل الحقيقية و أصغر من المعلق ،
فحجم دقائقها بين 10 – 10000 أنجستروم ، و تكون منتشرة داخل وسط انتشار ؛
فنحصل على الغرويات بعملية نشر ـ و ليس إذابة ـ أي أنها غير ذائبة أو
مترسبة في وسط الانتشار ـ .

اكتشاف الغرويات
اكتشف
الصيدلي الاسكتلندي توماس جراهام عام 1860م أن بعض المواد مثل الصمغ و
الجيلاتين و النشأ لا تمر عبر الغشاء شبه المنفذ ، بعكس المحاليل الحقيقية
.... و بالرغم من أن دقائق الغروي أكبر من دقائق المحلول الحقيقي ، مع ذلك
فلا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة .

دراسة كملة حول الغـرويات The Colloids Thomasgraham

دراسة كملة حول الغـرويات The Colloids Thomasgraham

تتميز الغرويات بأنها لا تستقر تبعاً للجاذبية الأرضية ، فتبقى موزعة في وسط الانتشار كما أنها تشتت الشعاع الضوئي المار خلالها

تصنيف الغرويات حسب مادة الانتشار و وسط الانتشار : ـ

نشر غاز في سائل مثل المشروبات الغازية
نشر غاز في صلب مثل الأحجار في البراكين ( تلك الأحجار تتميز بوجود مسامات تكونت لوجود الغازات المنتشرة فيها )
نشر سائل في غاز مثل السحب
نشر سائل في سائل مثل الزيت في الماء .
نشر سائل في صلب مثل الزبدة
نشر صلب في غاز مثل الدخان
نشر صلب في سائل النشأ في الماء
نشر صلب في صلب مثل الزجاج الملوّن

تصنيف الغرويات حسب صعوبة أو سهولة انتشار المادة في وسط الانتشار

المادة
التي تكوِّن الدقائق تسمى " صنف مشتت " أي مادة انتشار، أما الوسط الذي
تتوزع فيه أو تنتشر أو تتشتت فيه الدقائق فيسمى " الوسط المشتت " ( وسط
انتشار )

على هذا الأساس تنقسم الغرويات إلى قسمين :
غرويات فيها الصنف المشتت لا يميل إلى الوسط المشتت و تسمى غرويات كارهة للوسط المشتت Lyophopic .
و غرويات يميل فيها الصنف المشتت إلى الوسط المشتت فتسمى غرويات محبة للوسط المشتت Lyophilic.

فإذا
كان الوسط المشتت هو الماء فإن الغرويات الكارهة للماء تسمى غرويات
هيدروفوبية ، أما الغرويات المحبة للماء فهي غرويات هيدروفيلية . و إذا
كانت كارهة للبنزين سميت بنزوفوبية ، و المحبة للبنزين تسمى بنزوفيلية ، و
هكذا...

أنواع الغرويات حسب سهولة أو صعوبة انتشار المادة في وسط الانتشار

الغرويات الكارهة للوسط المشتت ( الليوفوبية ) (Lyophopic Colloids ) :
و
هي الغرويات الكارهة للوسط المشتت ، بمعنى أن الصنف المشتت لا يكون له ميل
كبير للوسط المشتت ( كالماء مثلاً ) فلا يلعب ذلك الدور الأساسي في عملية
التشتيت .

مميزات الغرويات الليوفوبية
1- مصدر الدقائق الغروية مواد لا تذوب بطبيعتها في الوسط المشتت مثل المحاليل الغروية للفلزات و الكبريت .
2- دقائقها مشحونة كهربائياً ، و تكون الشحنة على جميع الدقائق من نوع واحد
3- يتوقف امتزاز أي نوع من هذه الشحنات على طبيعة المادة التي تتكون منها الدقائق .
4-
لا يمكن وجود مجموعة غروية كارهة بدون وجود الشحنات الكهربية ؛ لأن جميع
الدقائق تحمل نفس الشحنة سواء كانت سالبة أو موجبة مما يسبب تنافرها مع
بعضها البعض .
5- لزوجة هذه المحاليل لا تختلف كثيراً عن لزوجة الوسط المشتت .
6- تظهر فيها ظاهرة تيندال بوضوح ؛ لأن معامل انكسار الوسط المشتت يختلف كثيراً عن معامل انكسار الدقائق المشتتة .
6-
الغرويات الليوفوبية غير انعكاسية ، بمعنى أن جامد الغروي أو الجسم الصلب
الناتج من تبخير الوسط المشتت لا يمكن إعادته للحالة الغروية بالطرق
البسيطة .

الغرويات المحبة للوسط المشتت ( الليوفيلية ) ( Lyophilic Colloids ) :
و هي الغرويات التي تكون فيها شَرَه المادة المشتتة كبير بالنسبة للوسط المشتت
يمكن
أن نرى ذلك بوضوح عند تكوين محلول غروي يكون الماء فيه هو الوسط المشتت ،
فيقوم الماء نفسه بعملية التشتيت فيتسلل تدريجياً داخل المادة ( الصنف
المشتت ) كالذي نلاحظه عند عمل غروي الجيلاتين .

مميزات الغرويات الليوفيلية
1- قد تحمل دقائقها شحنات كهربية و لكنها غالباً غير مشحونة ،
2-
في حالة ما إذا كانت مشحونة لا تترسب بسهولة لوجود هذه الشحنات ، و لأن من
طبيعة الوسط المشتت أن يحيط بكل دقيقة فتنفصل الدقائق عن بعضها .
3-
تتوقف نوع الشحنة الكهربية الموجودة على دقائق هذا النوع على الوسط المحيط
بها لا على طبيعة الدقائق نفسها ، و تكون الشحنات من نوع واحد على جميع
دقائق الغروي .
4- تظهر ظاهرة تايندال ضعيفة لأن معامل انكسار الدقائق المشتتة لا تختلف كثيراً عن معامل انكسار الوسط المشتت .
5-
الدقائق الغروية في هذه المحاليل مصدرها مواد تذوب بطبيعتها في وسط
الانتشار إلاّ أن حجم دقائقها من الكبر بحيث تقع في النطاق الغروي مثل
محاليل الصمغ و الجيلاتين و النشا في الماء .... و لأنها محبة للماء فإن
محاليلها تكون لزجة و أكثر لزوجة من الوسط المشتت . (تزداد اللزوجة بزيادة
التركيز فيتحول المحلول إلى هلام Gel )
6- الغرويات الليوفيلية
انعكاسية ... بمعنى أن المادة الصلبة الناتجة بعد تبخير الوسط المشتت يمكن
إعادتها للحالة الغروية بسهولة فيعطي عند تبريده هلام .
فمحلول الجيلاتين في الماء الدافئ يعطي عند تبريده هلاماً شفافاً يتحول إلى محلول مرة أخرى بالتسخين

دراسة كملة حول الغـرويات The Colloids Gelatin%20jelly

خواص الغرويات

الحركة البروانية Brawnian Movement :
لاحظ
عالم النبات بروان أن دقائق الغروي في حركة مستمرة على خط مستقيم ، إلاّ
أن تلك الدقائق تصطدم بجزيئات الوسط المشتت و بالتالي تغير في اتجاهها ، و
ذلك الاتجاه يكون بخط مستقيم ... مما يجعل حركة دقائق الغروي تشبه حركة
الزيجزاج Zig-zag ( متعرجة )
و قد استدل بروان على ذلك عندما لاحظ أن
حبوب اللقاح المعلقة في الماء تتحرك دائماً حركة عشوائية مستمرة في مسار
متعرج ... فسميت هذه الحركة بالحركة البروانية Brawnian Movement نسبة
إليه .

دراسة كملة حول الغـرويات The Colloids 3a4

يعزى
سبب هذه الحركة إلى عاملين : الأول هو تنافر دقائق الغروي نتيجة تشابه
الشحنات على كل منها ، و العامل الثاني هو تصادم دقائق الغروي مع جزيئات
السائل .
و كلما زادت لزوجة السائل أي تقاربت جزيئاته كلما قلت الحركة
البروانية لقلة الفراغ الذي يمكن أن تتحرك فيه بحريّة .... غير أن صغر حجم
دقائق الغروي يعطي فرصة لزيادة الحركة البروانية .

ظاهرة تايندال Tyndal Effect
يمكن
تمييز الغرويات عن المحاليل الحقيقية من خلال ظاهرة تيندال ، فعندما يمر
شعاع ضوئي خلال محلول حقيقي في كأس زجاجي شفاف فإن مسار الشعاع الضوئي لا
يمكن مشاهدته خلال المحلول الحقيقي لأن المحلول يشتت الضوء تشتيتاً ضعيفاً
، بينما عند مرور الشعاع الضوئي خلال الغروي فإنه يمكن مشاهدة ذلك الشعاع
خلاله و السبب في ذلك يعود إلى أن الغروي يعمل على تشتيت الأشعة المارة
خلاله و هذا ما يعرف بظاهرة تيندال نسبة إلى العالم الفيزيائي جون تيندال .

دراسة كملة حول الغـرويات The Colloids 3a3

لماذا تبدو السماء باللون الأزرق ؟
إن
أشعة الشمس تمر خلال الغروي ( ذرات الغبار في الهواء ) فتعمل على بعثرة و
تشتيت اللون الأزرق ذو الطول الموجي القصير ...أي أن الموجات الضوئية
القصيرة ذات التردد العالي ( كالأزرق و البنفسجي ) تصطدم بالجسيمات
الموجودة في الهواء الجوي الأمر الذي يؤدي على تشتتها .
الانتشار Diffusion و التصفية Dialysis :
تتميز
الغرويات بعدم قدرتها على النفاذ خلال الأغشية شبه المنفذة ، لذلك فإن
سرعة انتشار دقائقها أبطئ من دقائق المحلول الحقيقي ، لكن الغرويات
المحضّرة تكون مختلطة بمقادير كبيرة من الإلكتروليت و وجود الإلكتروليت
بذلك القدر يعمل على ترسيب الغروي ...
لتخليص الغروي من الإلكتروليت
استخدم جراهام جهاز يسمى المصفّى Dialysir ... و هو إناء زجاجي يربط على
فوهته السفلية الواسعة غشاء شبه منفذ ، ثم يملأ الإناء بالمحلول الغروي
المراد تصفيته ، و يعلق الإناء بإناء آخر فيه ماء نقي ... فيسمح الغشاء
بنفاذ أيونات الإلكتروليت و لا يسمح بمرور دقائق الغروي لكبر حجمها حتى
يتساوى التركيز داخل الإناء و خارجه . فإذا تم تجديد الماء النقي تسرب جزء
آخر من أيونات الإلكتروليت إلى الماء ، و هكذا بدوام تجديد الماء يمكن
التخلص من الإلكتروليت تدريجياً .
تم تطوير هذا الجهاز باستخدام
الدائرة الكهربائية بحيث تسير الأيونات مع التيار الكهربي فتغادر إلى
القطب المغاير لها ، و بالتالي تنفصل عن الغروي و هذا ما يعرف بالديلزة
Dialysis .
لدقائق الغروي القدرة على الإمتزاز( الإدمصاص ) Adsorption نظراً لمساحة سطحها الكبير .

دراسة كملة حول الغـرويات The Colloids Moz-screenshot-3

مشكور اخي الكريم

» ▓◄دراسة تفصيلية لمفهوم الاسهم و السندات ►▓
» دراسة تؤكد العلاقة بين فقدان السمع والخرف