ما هي حالة المادة التي لها خاصية الانتشار

ما هو الانتشار

عملية الانتشار تعني نقل بعض الجسيمات من منطقة تركيز عال إلى منطقة تركيز منخفض، وهناك فرق في التدرج في تركيز المساهمات في عملية الانتشار. والتدرج اللوني يشير إلى التباين في حجم المتغير، ويشير التحول في المسافة إلى الطاقة المتدرجة. ويشير تدرج الضغط إلى زيادة مسافة الضغط. فعملية الانتشار هي عملية طبيعية، وخلط الغازات المتعددة والمختلفة في الهواء هو عملية طبيعية أيضا، ويأتي مصطلح الانتشار من الكلمة اللاتينية “diffundere” وتعني التباين. ويحدث الانتشار في الحالات الصلبة والسائلة والغازية، ولكنه يحدث بشكل أكبر في الحالة الغازية. وهناك فرق بين الخاصية الأسموزية وخاصية الانتشار.

: يمكن تعريف الانتشار بأنها حركة الجسيمات التي تتدفق من مناطق ذات تركيز عال إلى مناطق ذات تركيز منخفض، ويشير مصطلح التناضح إلى انتشار المادة في الماء، ويحدث الانتشار في الكائنات الحية من خلال غشاء شبه نافذ مرشح يسمح بمرور الأشياء خلاله.

حالة المادة التي لها خاصية الانتشار هي

حالة المادة التي تنتشر بسهولة هي الحالة الغازية، حيث تتميز جزيئات الغازات بالصغر والحركة السريعة، ويمكن للغازات ملء المساحة المتاحة وضغطها بسهولة. أما المواد الصلبة فتكون جزيئاتها ثابتة في شكلها وغير قادرة على الانتقال، وتكون متقاربة جدا وتفتقر إلى فراغات بينها، ولذلك تكون في حالة الثبات.

أما المادة في الحالة السائلة يكون انتشار السائل فيها بطيئاً، ويكمن السبب في أن جزيئات السائل تتحرك ببطء، ولكن عندما تتغير درجة الحرارة تزداد سرعة حركة الجزيئات، وبسبب توفير السائل لمساحة صغيرة لهذا ينتج عنه تكرار حركة التصادمات بين الجزيئات وبالتالي يكون الانتشار بطيئاً.

ومع ذلك، في الحالة الغازية، يكون المسافة بين الجزيئات كبيرة لذلك فإنها لا تتصادم بشكل كبير، مما يساعد على انتشارها. وعند مقارنة بين الجزيئات في الغازات والجزيئات في السوائل، نلاحظ أن المسافة بين الجزيئات في الغازات أكبر من المسافة بين جزيئات السوائل، مما يؤدي إلى تواجد انتشار أسرع للغازات بالمقارنة مع وجودها في السوائل. لذلك، فإن طاقة الحركة تكون أسرع وأكبر في الجزيئات الغازية، مما يجعل خاصية الانتشار أسرع في الغازات بالمقارنة مع الحالة السائلة.

وهنا سنتطرق إلى خاصية الانتشار في كل حالة من حالات المادة مع العلم أنه تم التوضيح في هذا المقال أن خاصية الانتشار تكون كبيرة في الحالة الغازية للمادة ولكن هذا لا يمنع بتواجد خاصية الانتشار في الحالات السائلة والصلبة أو شبه الصلبة لهذا سنتطرق إلى كل حالة على حدة كالتالي:

• يحدث الانتشار في الغاز بسرعة كبيرة، حيث تتمتع الجزيئات بطاقة حركية عالية نتيجة حركتها السريعة، ويتم انتشار الغاز بسرعة كبيرة، مثل خلط الغازات في الهواء، حيث لا يظهر الدخان الذي ينبعث من المصانع إلا عندما يكون قريبا من مخرج المداخن، ويرجع السبب في ذلك إلى ارتفاع الدخان بشكل كبير نحو الأعلى والاندماج مع الهواء، مما يؤدي إلى اختفائه، وتحدث هذه العملية نتيجة لانتشار الغاز.
• يتميز الانتشار في السوائل بانخفاض معدله مقارنة بالغازات، حيث تتحرك جزيئات السوائل بحركة متوسطة تولد طاقة حركية للانتشار. وعند خلط سائلين معا، يحدث اندماجهما بسبب خاصية الانتشار. على سبيل المثال، عند وضع محلول الملح في الماء، يجعل الماء مالحا بعد مرور فترة من الزمن، ويحدث ذلك بسبب خاصية الانتشار في السوائل.
• في المواد الصلبة، يكون انتشار الجسيمات بطيئا جدا، وذلك بسبب انخفاض سرعة حركتها، حيث تكون طاقتها الحركية ضئيلة جدا بسبب تقليل حركتها. وبالتالي، فإن عملية الانتشار تستغرق وقتا طويلا في المواد الصلبة. على سبيل المثال، عندما تبقى علامات الطباشير على السبورة لفترة من الزمن، يصبح من الصعب مسحها، وذلك بسبب انتشار جزيئات الطباشير مع جزيئات السبورة السوداء، وبالتالي يتطلب إزالتها بعض الجهد. ويمكن أيضا أن نشير إلى مثال آخر في تحضير السبائك، حيث تكون مكونة من خليط من معادن مختلفة، ويعود تحضيرها إلى خاصية الانتشار في المادة الصلبة.

أنواع الانتشار

إن للانتشار نوعان وهما:

• الانتشار البسيط يحدث عندما تتحرك مادة عبر غشاء شبه قابل للنفاذ أو بدون مساعدة، وهو حركة الجزيئات عبر الغشاء نفسه بدون مساعدة من قنوات البروتين. تتكون أغشية الخلايا من طبقة ثنائية من الفسفوليبيد، بالإضافة إلى طبقة وسطى غير قطبية تكره الماء وتتمتع بحماية على كل جانب من الأسطح القطبية المحبة للماء. يمكن للجزيئات التي تكره الماء المرور بسهولة عبر الغشاء الخلوي، ومثال على ذلك الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين، في حين لا يمكن للجزيئات القطبية المرور عبر الغشاء الخلوي.
• الانتشار الميسر هو عملية انتقال الجزيئات من منطقة التركيز العالي إلى التركيز المنخفض، ويتم ذلك عن طريق غشاء الخلية بمساعدة البروتين. وتتأثر عملية الانتشار بعوامل متعددة مثل درجة الحرارة وحجم الجسيمات ومنطقة التفاعل.

الانتشار في النبات

تسمى عملية انتشار الماء في النبات بالعملية الأزموزية، وتحدث بواسطة أغشية شبه نافذة لانتشار الماء. يلعب الغشاء النافذ دورا هاما في تسهيل مرور المذيب ومنع عبور الجزيئات المذابة بالكامل. وعلى الرغم من عدم وجود أغشية تمنع تماما عبور الجزيئات المذابة، إلا أن هناك أقلية قليلة منها التي يمكنها العبور. وعند فصل الماء المقطر عن المحلول السكري أو المحلول الملحي، يحدث توازن بفعل فرق الجهد الكيميائي للمادة المذابة والمادة المذيبة .