تركيب المحاليل الغروية واهم خصائصها

تتألف الأتربة من الرمال والملح والطباشير المكونة من جزيئات صلبة، وتحتوي كل جزيئة على عدد كبير من الجزيئات الصغيرة، ويمكن رؤية الجزيئات الفردية بالعين المجردة عادة، على الرغم من أن الأصغر منها قد يتطلب تكبيرا مجهريا، ومن حيث الحجم، يمكن أن تتحلل جزيئات فردية في السوائل لتشكل محاليل متجانسة.

ومع ذلك ، هناك عالم شاسع ولكنه مخفي إلى حد كبير بين: جزيئات صغيرة جدًا لا يمكن الكشف عنها بواسطة مجهر ضوئي، وجزيئات كبيرة جدًا التي تبدأ في تكوين مرحلة خاصة بها عندما يتم تعليقها في سائل. هذا هو عالم الغرويات الذي سنستعرضه في السطور المقبلة إلى جانب تركيب المحاليل الغروية واهم خصائصها.

تعريف الغرويات

الغرويات هي مزيج من مادتين أو أكثر مختلطة مع بعضها البعض، وعلى الرغم من أنها لا يمكن دمجها كيميائيا، إلا أنه يمكن فصلها. يتكون هذا المزيج من نوع خاص من الخليط الذي يحتوي على جزيئات صغيرة من مادة معينة موزعة في مادة أخرى، ويتم حساب حجم هذه الجزيئات بوحدات 0.1 و 0.001 ميكرون. تنقسم الغرويات إلى نوعين: النوع الأول يتألف من جزيئات بروتينية متجمعة وموزعة في محلول مائي، أما النوع الثاني فيتكون من محلول مستحلب مكون من جزيئات دهنية صغيرة الحجم تنتشر في الماء.

وتشغل الغرويات موضع وسيط بين الجسيمات والمحاليل، سواء من حيث صفاتها أو من حيث حجم الجسيمات. وفي نفس الوقت، تحمل الغرويات صفات الجسيمات والمحاليل معا، مما يجعل المادة الغروية قادرة بشكل كبير على التكيف مع استخدامات ووظائف محددة. وتمثل الغرويات عنصرا أساسيا في علم الأحياء وعلوم الأغذية وتشكل جزءا كبيرا من العديد من المنتجات الاستهلاكية.

من الأمثلة الموضحة لطبيعة الغرويات: يتم استقرار المايونيز، وهو مزيج من الزيت والماء، بواسطة البروتينات الموجودة في صفار البيض. ويعرف هذا النوع الخاص من الغرويات باسم المستحلب، وكذلك الحليب والقشدة.

تركيب المحاليل الغروية

للخلايا الحية خاصتين مهمتين، خاصية الجزيئات الموجودة في البروتوبلازم وخاصية الطبيعة الفيزيائية للبروتوبلازم. فالبروتوبلازم يحتوي على كميات كبيرة من الأسطح الفعالة التي تتم عليها أغلب التفاعلات الكيميائية في الخلايا. ويكون البروتوبلازم نظاما غرويا، ومحاليل التربة التي تمتصها النباتات المختلفة لها طبيعة غروية وتشكل أسطحا فعالة يتم من خلالها تبادل الأيونات وامتصاصها عبر الجذور.

يتألف النظام الغروي من مرحلتين، حيث تتمثل المرحلة الأولى في انتشار المادة المذابة في وسط الانتشار، فيما تتمثل المرحلة الثانية في انتشار الجزيئات الغروية وذوبانها. وتختلف أنواع الغرويات باختلاف عاملين أساسيين هما وسط الانتشار والطور المنتشر.

خصائص المحاليل الغروية

خاصية الحركة البروانية Brawnian Movement :، تتمثل هذه الخاصية في حركة غير منتظمة ومتعرجة لجزيئات دقيقة من المادة عند تعليقها في سائل، وقد لاحظ هذه الحركة في جميع أنواع الرقائق النباتية. وسميت هذه الحركة باسم العالم النباتي روبرت براون الذي لاحظها في عام 1827، ويرجع تأثير هذه الخاصية إلى حركة جزيئات السائل الحرارية التي تتحرك بشكل غير منتظم وثابت بسرعة تتناسب مع جذر درجة الحرارة.

ومن أسباب حدوث الحركة البراونية في المحاليل الغروية هو التنافر الذي يحدث بين جزيئات المحلول بسبب تماثل شحناتها، بالإضافة إلى التصادم الذي يحدث بين جزيئات المادة الغروية وجزيئات السائل. وتتناسب درجة لزوجة السائل عكسيا مع الحركة البراونية. أجريت أول دراسة نظرية شاملة للحركة البراونية بواسطة ألبرت أينشتاين في عام 1905. وبعدها قام جان يرين بإجراء دراسة تجريبية كمية تتعامل مع تأثير درجة الحرارة وحجم الجسيمات على الحركة البراونية، والتي تم بناؤها على الصيغة الرياضية التي قدمها أينشتاين.

خاصية تأثير تيندال Tyndal Effect

تمثل تأثير تيندال أحد الخصائص الرئيسية للغيرويات مقارنة بالمحاليل الفعلية، إذ يظهر هذا التأثير في قدرة الأشعة الضوئية على اختراق المواد الغيروية بسبب تبدد الضوء عند مروره خلال جزيئات الغيرويات وهو عكس الحال في المحاليل التي لا يمكن للضوء اختراقها بسبب ضعف درجة تشتت الضوء فيها.

خاصية الانتشار والتصفية

– “سرعة انتشار جزيئات الغرويات بطيئة مقارنة بسرعة انتشار المحاليل، مما يمنعها من المرور عبر الأغشية الشبه منفذة. وعلى الرغم من احتواء المواد الغروية المحضرة على نسبة عالية من الإلكتروليت، فإن جراهام استخدم جهاز المصفى لفصل الإلكتروليت عن المادة الغروية. المصفى يتكون من وعاء زجاجي يحتوي على غشاء يسمح بنفاذ الإلكتروليت دون المادة الغروية، ويعلق بوعاء آخر يحتوي على ماء نقي، فيتسرب الإلكتروليت إليه وتتخلص الغرويات من أي أيونات موجودة فيها بعد تكرار العملية عدة مرات.