ما هي النظم المبعثرة؟
النظام المشتت هو خليط بين مادتين أو أكثر ، إما بسيطة أو مركبة ، حيث توجد مرحلة متقطعة.
التشتيتات عبارة عن أنظمة يتم فيها تشتيت مادة ما داخل مادة أخرى. يمكن أن تكون التشتت متجانسة أو غير متجانسة ؛ قد تكون أو لا يمكن تمييز الطور المشتت ، وهو عادة بعض الجسيمات ، عن الوسيط الذي يتم فيه تشتيته.
يمكن العثور على التشتيت في العديد من المواد في صناعة الأدوية. من محاليل جزيئات كبيرة جدًا ، مثل الألبومين والسكريات ، إلى المعلقات النانوية والسائلة النانوية ، والمستحلبات والمعلقات الخشنة.
وجود مراحل مميزة جسديًا يتيح للتشتت أن يكون له خصائص مختلفة عن تلك الخاصة بالحلول الحقيقية ، مثل تجميع الجسيمات وضبطها.
في أي نظام مشتت ، توجد جملتان مختلفتان: المتناثرة والمشتتة. تشير المرحلة المشتتة إلى المرحلة التي يتم توزيعها في المرحلة الأخرى ، والتي تسمى المبعثرة.
يمكن تصنيف الأنظمة المشتتة بعدة طرق مختلفة ، بما في ذلك حجم الجزيئات بالنسبة لجزيئات المرحلة المستمرة ، بغض النظر عن حدوث هطول الأمطار.
الأنواع الرئيسية للأنظمة المشتتة
تعليق
التعليق عبارة عن خليط غير متجانس يحتوي على جزيئات صلبة كبيرة بما يكفي للترسب.
في حالات التعليق ، يُظهر الخليط غير المتجانس الجزيئات الذائبة المعلقة في الوسط وغير الذائبة تمامًا. يمكن أن تكون مشتتات عيانية أو خشنة ، أو مشتتات دقيقة.
جزيئات التعليق مرئية للعين البشرية العارية. في المعلقات ، تطفو الجزيئات بحرية في مذيب.
يتم تشتيت الطور الداخلي (الصلب) من خلال الطور الخارجي (السائل) من خلال التحريض الميكانيكي ، مع استخدام سواغ معينة أو عوامل تعليق.
مثال واضح للتعليق هو الرمال أو الأرض في الماء. ستكون الجسيمات العالقة من الأرض مرئية تحت المجهر وستستقر في النهاية بمرور الوقت إذا لم تكن مضطربة.
تميز هذه الخاصية المواد الغروية عن المعلقات ، حيث أن الجزيئات أصغر في الغرويات ولا تستقر.
في المقابل ، تختلف الغرويات والإيقاف عن المحاليل لأن المادة المذابة لا توجد كمادة صلبة ، ويتم خلط المذيب والمذاب بشكل متجانس.
يسمى تعليق القطرات السائلة أو الجسيمات الدقيقة الصلبة في الغاز بالهباء الجوي. على سبيل المثال ، في الغلاف الجوي يمكن العثور عليها في شكل جزيئات الأرض وملح البحر والنترات وقطرات السحب.
تصنف المعلقات على أساس المرحلة المشتتة ووسط التشتت. وسط التشتت هو في الأساس صلب ، في حين أن الطور المشتت يمكن أن يكون سائلاً أو غازًا أو صلبًا.
من وجهة نظر الديناميكية الحرارية ، والتعليق غير مستقر. ومع ذلك ، يمكن أن تستقر على مدى فترة من الزمن ، والتي تحدد العمر الإنتاجي. هذا مفيد في الصناعات عندما يتعلق الأمر بإنشاء منتج عالي الجودة للمستهلكين.
الغرويات أو النظم الغروية
الغروانية عبارة عن خليط يتم فيه تعليق مادة من الجزيئات غير القابلة للذوبان المشتتة مجهرياً من خلال مادة أخرى.
في بعض الأحيان يمكن أن يكون للالكوليدات مظهر حل ، لذلك يتم التعرف عليها وتتميز بخصائص النقل الفيزيائية والكيميائية.
على عكس المحلول ، حيث يشكل المذيب والمذاب مرحلة واحدة فقط ، يكون للغروانيات مرحلة مشتتة (الجسيمات العالقة) ومرحلة مستمرة (وسط التعليق).
لكي يكون المزيج غروانيًا ، يجب ألا يستقر المزيج أو يجب أن يستغرق وقتًا طويلاً للاستقرار بشكل ملحوظ.
يبلغ قطر جزيئات المرحلة المشتتة حوالي 1 و 1000 نانومتر. هذه الجسيمات عادة ما تكون مرئية تحت المجهر.
يمكن أن تسمى الخلائط المتجانسة ذات الطور المشتت بهذا الحجم باسم الهباء الجوي الغروي ، أو المستحلبات الغروية ، أو الرغاوي الغروية ، أو التشتت الغرواني ، أو الهيدروسول.
تتأثر جزيئات المرحلة المشتتة بشدة بالسطح الكيميائي الموجود في المادة الغروية.
بعض الغرويات شفافة بواسطة تأثير تيندال ، الذي هو تشتت جزيئات الضوء في الغروانية. الغرويات الأخرى قد تكون معتمة أو قد يكون لونها خفيف. في بعض الحالات ، يمكن اعتبار الغرويات مخاليط متجانسة.
يمكن تصنيف الغرويات إلى:
- الغرويات المحبة للماء: تنجذب جزيئات الغروانية مباشرة إلى الماء. وتسمى أيضا شمس قابلة للعكس.
- الغرويات مسعور: هم عكس ما سبق. يتم صدها الغرويات مسعور من الماء. وتسمى أيضا شمس لا رجعة فيها.
حلول حقيقية
المحلول هو خليط متجانس يتكون من مادتين أو أكثر. في هذه الخلائط ، يكون المذاب هو المادة التي تذوب في مادة أخرى - تعرف باسم المذيب.
تحدث عملية الجمع بين محلول على نطاق حيث تشارك آثار الأقطاب الكيميائية ، مما يؤدي إلى تفاعلات محددة مع المحلول.
عادة ، يفترض المحلول مرحلة المذيب عندما يكون المذيب أكبر جزء من الخليط. تركيز المادة المذابة في محلول هو كتلة المادة المذابة معبراً عنها كنسبة مئوية من الكتلة في المحلول الكامل.
لا يمكن ملاحظة جزيئات المذاب في محلول بالعين المجردة ؛ الحل لا يسمح لأشعة الضوء بالانتثار. الحلول مستقرة ، فهي تتكون من مرحلة واحدة ولا يمكن فصل المذاب عن طريق التصفية.
يمكن أن تكون المحاليل متجانسة ، حيث تشكل مكونات الخليط مرحلة واحدة ، أو غير متجانسة ، تكون فيها مكونات الخليط على مراحل مختلفة.
يمكن توزيع خصائص الخليط ، مثل التركيز ودرجة الحرارة والكثافة ، بالتساوي في جميع أنحاء المجلد ، ولكن فقط في حالة عدم وجود ظاهرة الانتشار أو بعد انتهائها.
هناك عدة أنواع من الحلول ، بما في ذلك:
- المحاليل الغازية ، مثل الهواء (الأكسجين والغازات الأخرى الذائبة في النيتروجين)
- المحاليل السائلة ، مثل الغاز في السائل (ثاني أكسيد الكربون في الماء) ، السائل في السائل (الإيثانول في الماء) والصلب في السائل (السكر في الماء)
- المحاليل الصلبة ، مثل الغاز في المواد الصلبة (الهيدروجين في المعادن) ، السوائل في المواد الصلبة (الهكسان في البارافين) والصلبة في المواد الصلبة (السبائك والبوليمرات)
