9. تحديد التغير في الجهد متساوي الضغط متساوي الحرارة للتفاعل N 2 (g) + 2H 2 O (l) = NH 4 NO 2 (l) وإعطاء استنتاج حول اتجاه تدفقه في ظل الظروف القياسية، إذا كان لـ H 2 O (l) يساوي – 237.4 كيلوجول/ مول، وبالنسبة لـ NH 4 NO 2 (l) يساوي – 115.8 كيلوجول/مول.
يكون التغير في الجهد متساوي الضغط متساوي الحرارة أقل من 0، لذلك يمكن أن تستمر العملية تلقائيًا في اتجاه التفاعل المباشر.
14. تحديد جزيئية وترتيب التفاعل الكيميائي باستخدام أمثلة محددة.
يتم تحديد جزيئية التفاعل من خلال الحد الأدنى لعدد الجزيئات المشاركة في وقت واحد في الفعل الأولي لتفاعل معين. تكون جزيئية التفاعل وترتيبه متماثلين عدديًا فقط بالنسبة لأبسط التفاعلات. بالنسبة للعمليات المعقدة، ستكون خصائص التفاعل مختلفة (ترتيب التفاعل أقل من جزيئيته). وبالتالي، فإن المفهوم الرسمي لترتيب رد الفعل في معظم الحالات لا يعكس آليته المعقدة، أي. وجود عدة تفاعلات أولية وسيطة (مراحل). ومع ذلك، فإن معرفة الترتيب التجريبي للتفاعل يجعل من الممكن الحكم على آليته المقترحة من خلال مقارنة القيم المحسوبة والمرصودة تجريبياً لـ n. عندما لا يتوافق ترتيب التفاعل الموجود تجريبيًا مع عدد مولات الكواشف المشاركة في التفاعل، فهذا يشير إلى أن التفاعل ليس عملية أولية، ولكنه يستمر من خلال آلية معقدة. بالنسبة لآلية معقدة، يتم تحديد معدل التفاعل الإجمالي بمعدل أبطأ مرحلة من العملية متعددة المراحل. وبالتالي، إذا استمر التفاعل في مرحلة واحدة، فإن ترتيبه يساوي الجزيئية؛ إذا استمر التفاعل على عدة مراحل، فإن ترتيب كل مرحلة من مراحل التفاعل يساوي جزيئية هذه المرحلة فقط. ولذلك، فإن التحديد التجريبي لترتيب التفاعل يمكن أن يكون بمثابة وسيلة لدراسة آليته.
إذا كانت هناك حاجة إلى جسيم واحد فقط (جزيء) لتنفيذ فعل أولي، فإن هذا التفاعل يسمى أحادي الجزيء.
بالنسبة لعملية أولية بمشاركة متزامنة لجسيمين، يُطلق على التفاعل اسم ثنائي الجزيء، وما إلى ذلك.
على سبيل المثال:
التفاعل أحادي الجزيء، ترتيب التفاعل هو 1/3.
C (ر) + H2O (ز) CO (ز) + H2 (ز)
التفاعل ثنائي الجزيئات، ترتيب التفاعل هو 2/2= 1.
التفاعل ثلاثي الجزيئات، ترتيب التفاعل هو 2/3 (من ثلاثة جزيئات من المواد المتفاعلة يتم الحصول على جزيئين من منتج التفاعل).
29. التغير في الطاقة الحرة المصاحب للتفاعل الكيميائي وارتباطه بثابت التوازن. حساب التأثير الحراري للتفاعل.
إن التغير في طاقة جيبس الحرة، أو التغير في الجهد متساوي الضغط متساوي الحرارة، هو الجزء الأقصى من طاقة النظام الذي، في ظل ظروف معينة، يمكن تحويله إلى شغل مفيد. عندما يحدث رد الفعل تلقائيا.
وفقا لقانون العمل الجماعي لرد الفعل التعسفي
أ أ + ب ب = ج ج + د د (1)
يمكن كتابة معادلة معدل التفاعل الأمامي:
, (2)
وبالنسبة لمعدل التفاعل العكسي
. (3)
ومع تحرك التفاعل (1.33) من اليسار إلى اليمين، فإن تركيزات المادتين A وB سوف تنخفض، كما سينخفض معدل التفاعل الأمامي. ومن ناحية أخرى، مع تراكم منتجات التفاعل C وD، فإن معدل التفاعل من اليمين إلى اليسار سيزيد. تأتي لحظة تصبح فيها السرعات υ 1 و υ 2 هي نفسها، وتظل تركيزات جميع المواد دون تغيير، وبالتالي،
أين ك ج = ك 1 / ك 2 = 
.
القيمة الثابتة Kc، المساوية لنسبة ثوابت معدل التفاعلات الأمامية والعكسية، تصف كميًا حالة التوازن من خلال تركيزات التوازن للمواد الأولية ومنتجات تفاعلها (إلى حد معاملاتها المتكافئة) و يسمى ثابت التوازن . ثابت التوازن ثابت فقط عند درجة حرارة معينة، أي. ك ج = و (تي). عادة ما يتم التعبير عن ثابت التوازن للتفاعل الكيميائي كنسبة، البسط هو نتاج التركيزات المولية المتوازنة لمنتجات التفاعل، والمقام هو نتاج تركيزات المواد الأولية.
إذا كانت مكونات التفاعل عبارة عن خليط من الغازات المثالية، فإنه يتم التعبير عن ثابت التوازن (K p) بدلالة الضغوط الجزئية للمكونات:
ك ع = 
. (5)
ويترتب على المعادلة (6) أن K p = K c بشرط أن يستمر التفاعل دون تغيير عدد المولات في الطور الغازي، أي. عندما (ج + د) = (أ + ب).
إذا حدث التفاعل (1) تلقائياً عند الثابت P وT أو V وT، فيمكن الحصول على قيم G وهذا التفاعل من المعادلة:
حيث Р А، РВ، Р С، Р D هي الضغوط الجزئية للمواد الأولية ومنتجات التفاعل.
تسمى المعادلة (7) بمعادلات فانت هوف للتفاعل الكيميائي. تتيح هذه العلاقة حساب قيم G و F للتفاعل وتحديد اتجاهه عند تراكيز مختلفة من المواد الأولية.
تجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة لكل من أنظمة ومحاليل الغاز، عندما تشارك المواد الصلبة في التفاعل (أي الأنظمة غير المتجانسة)، لا يتم تضمين تركيز الطور الصلب في التعبير عن ثابت التوازن، لأن هذا التركيز ثابت عمليًا. نعم لرد الفعل
2 CO (ز) = CO 2 (جم) + C (ر)
يتم كتابة ثابت التوازن كما
يتم التعبير عن اعتماد ثابت التوازن على درجة الحرارة (لدرجة الحرارة T 2 بالنسبة لدرجة الحرارة T 1) من خلال معادلة فانت هوف التالية:
, (8)
حيثН 0 – التأثير الحراري للتفاعل.
34. التناضح والضغط الاسموزي. معادلة فانت هوف والمعامل الأسموزي.
التناضح هو الحركة التلقائية لجزيئات المذيب عبر غشاء شبه منفذ يفصل بين المحاليل ذات التركيزات المختلفة، من المحلول الأقل تركيزًا إلى المحلول ذي التركيز الأعلى، مما يؤدي إلى تخفيف الأخير. غالبًا ما يستخدم فيلم السيلوفان كغشاء شبه منفذ، من خلال الثقوب الصغيرة التي يمكن فقط لجزيئات المذيبات ذات الحجم الصغير المرور منها بشكل انتقائي ويتم الاحتفاظ بالجزيئات أو الأيونات الكبيرة أو الذائبة - بالنسبة للمواد عالية الجزيئات، وفيلم فيروسيانيد النحاس للمواد ذات الجزيئات المنخفضة. يمكن منع عملية نقل المذيبات (التناضح) إذا تم تطبيق ضغط هيدروستاتيكي خارجي على محلول بتركيز أعلى (في ظل ظروف التوازن، سيكون هذا ما يسمى بالضغط الأسموزي، الذي يُشار إليه بالحرف ). لحساب قيمة في محاليل غير الإلكتروليتات، يتم استخدام معادلة فانت هوف التجريبية:
= CRT,
حيث C هو التركيز المولي للمادة، مول/كجم؛
R – ثابت الغاز العالمي، J/mol K.
يتناسب حجم الضغط الأسموزي مع عدد الجزيئات (بشكل عام، عدد الجزيئات) لمادة واحدة أو أكثر مذابة في حجم معين من المحلول، ولا يعتمد على طبيعتها وطبيعة المذيب. في محاليل الإلكتروليتات القوية أو الضعيفة، يزداد العدد الإجمالي للجزيئات الفردية بسبب تفكك الجزيئات، لذلك، يجب إدخال معامل تناسب مناسب، يسمى معامل متساوي التوتر، في المعادلة لحساب الضغط الأسموزي.
i CRT,
حيث i هو المعامل متساوي التوتر، ويتم حسابه على أنه نسبة مجموع أعداد الأيونات وجزيئات الإلكتروليت غير المنفصلة إلى العدد الأولي لجزيئات هذه المادة.
لذلك، إذا كانت درجة تفكك المنحل بالكهرباء، أي. تكون نسبة عدد الجزيئات المتحللة إلى أيونات إلى إجمالي عدد جزيئات المادة المذابة تساوي ويتفكك جزيء الإلكتروليت إلى أيونات n، ثم يتم حساب معامل متساوي التوتر كما يلي:
i = 1 + (n - 1) · ,(i > 1).
بالنسبة للكهارل القوية، يمكننا أن نأخذ = 1، ثم i = n، ويسمى المعامل i (أيضًا أكبر من 1) بالمعامل الأسموزي.
ولظاهرة التناضح أهمية كبيرة بالنسبة للكائنات النباتية والحيوانية، حيث أن أغشية خلاياها بالنسبة لمحاليل العديد من المواد لها خصائص الغشاء شبه المنفذ. في الماء النقي تنتفخ الخلية بشكل كبير، وفي بعض الأحيان إلى حد تمزق الغشاء، وفي المحاليل ذات التركيز العالي من الأملاح، على العكس من ذلك، ينقص حجمها وتتجعد بسبب فقدان الماء بشكل كبير. ولذلك عند حفظ الأطعمة يتم إضافة كميات كبيرة من الملح أو السكر إليها. تفقد الخلايا الميكروبية في مثل هذه الظروف كمية كبيرة من الماء وتموت.
يضمن الضغط الأسموزي حركة الماء في النباتات بسبب اختلاف الضغط الأسموزي بين عصارة خلايا جذور النباتات (5-20 بار) ومحلول التربة، والذي يتم تخفيفه بشكل أكبر أثناء الري. يؤدي الضغط الأسموزي إلى ارتفاع الماء في النبات من الجذور إلى الأعلى. وهكذا، فإن الخلايا الورقية، التي تفقد الماء، تمتصه تناضحيًا من الخلايا الجذعية، وتأخذه الأخيرة من الخلايا الجذرية.
49. احسب القوة الدافعة الكهربية لخلية كلفانية من النحاس والزنك يكون فيها تركيز أيونات Cش 2 + يساوي 0.001 مول/لتر، والأيوناتالزنك 2+ 0.1 مول/لتر. عند إجراء الحسابات، ضع في الاعتبار قيم EMF القياسية:
ε o (Zn 2+ /Zn 0) = – 0.74 فولت و ε o (Cu 2 + /Cu 0) = + 0.34 فولت.
لحساب قيمة EMF، يتم استخدام معادلة Nernst 
54. طرق الحصول على الأنظمة المتفرقة وتصنيفها وخصائصها المختصرة. ما هي طريقة الحصول على الأنظمة المشتتة الأكثر فائدة من وجهة نظر الديناميكا الحرارية؟
طريقة التشتت. وهو يتألف من التكسير الميكانيكي للمواد الصلبة إلى تشتت معين؛ التشتت عن طريق الاهتزازات فوق الصوتية. التشتت الكهربائي تحت تأثير التيار المتردد والمباشر. للحصول على أنظمة مشتتة بطريقة التشتت، يتم استخدام الأجهزة الميكانيكية على نطاق واسع: الكسارات، المطاحن، مدافع الهاون، بكرات، مطاحن الطلاء، الهزازات. يتم تفتيت السوائل ورشها باستخدام الفوهات والمطاحن والأقراص الدوارة وأجهزة الطرد المركزي. يتم تشتيت الغازات بشكل أساسي عن طريق غليها عبر السائل. في بوليمرات الرغوة والخرسانة الرغوية والجبس الرغوي، يتم إنتاج الغازات باستخدام مواد تطلق الغاز عند درجات حرارة مرتفعة أو في التفاعلات الكيميائية.
على الرغم من الاستخدام الواسع النطاق لطرق التشتت، إلا أنه لا يمكن استخدامها للحصول على أنظمة تشتت بحجم جسيم يبلغ -100 نانومتر. يتم الحصول على هذه الأنظمة عن طريق طرق التكثيف.
تعتمد طرق التكثيف على عملية تكوين مرحلة مشتتة من مواد في حالة جزيئية أو أيونية. أحد المتطلبات الضرورية لهذه الطريقة هو إنشاء محلول مفرط التشبع يجب الحصول منه على نظام غرواني. ويمكن تحقيق ذلك في ظل ظروف فيزيائية أو كيميائية معينة.
الطرق الفيزيائية للتكثيف:
1) تبريد أبخرة السوائل أو المواد الصلبة أثناء التمدد الأديباتي أو خلطها بكمية كبيرة من الهواء؛
2) الإزالة التدريجية (التبخر) للمذيب من المحلول أو استبداله بمذيب آخر تكون المادة المشتتة فيه أقل قابلية للذوبان.
وبالتالي، يشير التكثيف الفيزيائي إلى تكثيف بخار الماء على سطح الجزيئات الصلبة أو السائلة المحمولة بالهواء، أو الأيونات أو الجزيئات المشحونة (الضباب، الضباب الدخاني).
يؤدي استبدال المذيب إلى تكوين محلول ملحي عند إضافة سائل آخر إلى المحلول الأصلي، والذي يمتزج جيدًا مع المذيب الأصلي ولكنه مذيب ضعيف للمذاب.
تعتمد طرق التكثيف الكيميائي على إجراء تفاعلات مختلفة، ونتيجة لذلك يتم ترسيب مادة غير مذابة من محلول مفرط التشبع.
يمكن أن يعتمد التكثيف الكيميائي ليس فقط على تفاعلات التبادل، ولكن أيضًا على تفاعلات الأكسدة والاختزال، والتحلل المائي، وما إلى ذلك.
يمكن أيضًا الحصول على الأنظمة المشتتة عن طريق الببتة، والتي تتكون من تحويل الرواسب، التي تحتوي جزيئاتها بالفعل على أحجام غروانية، إلى "محلول" غرواني. تتميز الأنواع التالية من الببتة: الببتة عن طريق غسل الرواسب؛ التبيبت مع المواد الخافضة للتوتر السطحي. التبيبتة الكيميائية.
على سبيل المثال، يتحول راسب هيدروكسيد الحديد المحضر حديثًا والمغسول بسرعة إلى محلول غرواني أحمر-بني عن طريق إضافة كمية صغيرة من محلول FeCl 3 (التمثيل الغذائي للامتزاز) أو حمض الهيدروكلوريك (الذوبان).
تمت دراسة آلية تكوين الجزيئات الغروية باستخدام طريقة الببتة بشكل كامل: يحدث التفاعل الكيميائي للجزيئات على السطح وفقًا للمخطط التالي:
الوحدة التالية 
يمتص أيونات Fe +3 أو FeO +، وتتشكل الأيونات اللاحقة نتيجة للتحلل المائي لـ FeCl 3 ويتلقى قلب المذيلة شحنة موجبة. يمكن كتابة صيغة المذيلة على النحو التالي:
من وجهة نظر الديناميكا الحرارية، الطريقة الأكثر فائدة هي التشتت.
1) يتم حساب معامل الانتشار لجسيم كروي باستخدام معادلة أينشتاين:
,
حيث N А هو رقم أفوجادرو، 6 10 23 جزيء/مول؛
ح – لزوجة وسط التشتت، N s/m 2 (Pa s);
ص - نصف قطر الجسيمات، م؛
R - ثابت الغاز العالمي، 8.314 جول/مول ك؛
T – درجة الحرارة المطلقة، K؛
الرقم 3.14.
2) جذر متوسط الإزاحة المربعة:
·D·
حيث متوسط الإزاحة المربعة (قيمة التحول المتوسطة) لجسيم مشتت ، m 2 ؛
الوقت الذي يتم خلاله إزاحة الجسيم (مدة الانتشار)، s؛
د - معامل الانتشار ، م 2. س -1 .
·D·=2*12.24*10 -10 *5=12.24*10 -9 م2
الجواب : 12.24*10 -9 م2 .
74. السطحي. وصف أسباب وآلية ظهور نشاطها السطحي.
عند التركيزات المنخفضة، تشكل المواد الخافضة للتوتر السطحي محاليل حقيقية، أي. يتم تشتيت الجزيئات ويتم تقليلها إلى جزيئات فردية (أو أيونات). مع زيادة التركيز، تظهر المذيلات. في المحاليل المائية، يتم دمج الأجزاء العضوية من الجزيئات في المذيلات لتكوين نواة هيدروكربونية سائلة، وتكون المجموعات المائية القطبية في الماء، في حين أن المساحة الإجمالية لتلامس الأجزاء الكارهة للماء من الجزيئات مع الماء بشكل حاد مخفض. بسبب محبة الماء للمجموعات القطبية المحيطة بالمذيلة، يتم تقليل التوتر السطحي (السطحي) عند الواجهة الأساسية للمياه إلى قيم تضمن الاستقرار الديناميكي الحراري لهذه المجاميع مقارنة بالمحلول الجزيئي والطور الخافض للتوتر السطحي.
بتركيزات منخفضة من المذيلات، تتشكل مذيلات كروية (مذيلات هارتلي) ذات قلب سائل غير قطبي.
يرتبط النشاط السطحي بالتركيب الكيميائي للمادة. وكقاعدة عامة، فإنه يزيد مع انخفاض قطبية الفاعل بالسطح (للمحاليل المائية).
وفقًا لانجميور، أثناء عملية الامتزاز، يتم سحب المجموعة القطبية، التي لديها درجة عالية من التقارب للمرحلة القطبية، إلى الماء، ويتم دفع الجذر الهيدروكربوني غير القطبي للخارج. ويحد الانخفاض الناتج في طاقة جيبس من حجم الطبقة السطحية إلى جزيء واحد سميك. في هذه الحالة، يتم تشكيل ما يسمى بطبقة أحادية الجزيئية.
اعتمادًا على البنية، تنقسم جزيئات الفاعل بالسطح إلى غير أيونية، مبنية على أساس الاسترات، بما في ذلك مجموعات الإيثوكسي، وأيونية، على أساس الأحماض والقواعد العضوية.
تنفصل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية في المحلول لتكوين أيونات ذات نشاط سطحي، على سبيل المثال:
إذا تم تشكيل الأنيونات النشطة السطحية أثناء التفكك، تسمى المواد الخافضة للتوتر السطحي أنيونية (أملاح الأحماض الدهنية والصابون). إذا تشكلت الكاتيونات ذات النشاط السطحي أثناء التفكك، تسمى المواد الخافضة للتوتر السطحي كاتيونية (أملاح الأمينات الأولية والثانوية والثالثية).
هناك المواد الخافضة للتوتر السطحي التي، اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني للمحلول، يمكن أن تكون كاتيونية أو غير فعالة (بروتينات، أحماض أمينية).
تكمن خصوصية جزيئات الفاعل بالسطح في أن لديها نشاطًا سطحيًا عاليًا تجاه الماء، مما يعكس الاعتماد القوي للتوتر السطحي لمحلول الفاعل بالسطح المائي على تركيزه.
عند التركيزات المنخفضة من الفاعل بالسطح، يتناسب الامتزاز مع التركيز.
يرتبط النشاط السطحي بالتركيب الكيميائي للمادة. وكقاعدة عامة، فإنه يزيد مع انخفاض قطبية الفاعل بالسطح (للمحاليل المائية). على سبيل المثال، بالنسبة للأحماض الكربوكسيلية تكون قيمة النشاط أعلى من أملاحها.
عند دراسة السلسلة المتماثلة، تم اكتشاف اعتماد واضح للنشاط على طول جذري الهيدروكربون.
بناءً على كمية كبيرة من المواد التجريبية في نهاية القرن التاسع عشر، صاغ دوكلوس وتروب قاعدة: يزداد النشاط السطحي في سلسلة من المتماثلات بمقدار 3-3.5 مرات مع زيادة سلسلة الهيدروكربون بواسطة مجموعة CH 2 واحدة.
مع زيادة التركيز، يزداد الامتزاز على سطح السائل بشكل حاد أولاً ثم يقترب من حد معين، يسمى الامتزاز المحدود.
وبناء على هذه الحقيقة وعدد كبير من الدراسات، طرح لانجموير فكرة اتجاه الجزيئات في الطبقة السطحية. وفقًا لانجميور، أثناء عملية الامتزاز، يتم سحب مجموعة قطبية، لها درجة عالية من التقارب للمرحلة القطبية - الماء، إلى الماء، ويتم دفع الجذر الهيدروكربوني غير القطبي للخارج. ويحد الانخفاض الناتج في طاقة جيبس من حجم الطبقة السطحية إلى جزيء واحد سميك. في هذه الحالة، يتم تشكيل ما يسمى بطبقة أحادية الجزيئية.
يمكن أن توجد الأفلام الأحادية الجزيئية على سطح الماء في ثلاث حالات: غازية وسائلة وصلبة. تسمى الأفلام السطحية السائلة والصلبة أيضًا بالأفلام المكثفة.
إذا كانت القوى المؤثرة بين الجزيئات في الفيلم صغيرة نسبيًا، فإن جزيئات الفاعل بالسطح تتوزع بحرية على سطح الماء، وتبتعد عن بعضها البعض قدر الإمكان، مما يحدد ضغط السطح الذي يعمل في الاتجاه المعاكس للسطح التوتر، يمكن اعتبار مثل هذا الفيلم غازًا ثنائي الأبعاد، نظرًا لأن جزيئات هذا الغاز لا يمكنها الانفصال عن سطح الماء ولا يمكنها التحرك إلا في بعدين. تشمل المواد التي تشكل أغشية غازية ثنائية الأبعاد على الماء، على سبيل المثال، الأحماض الدهنية التي يتراوح عدد ذراتها الهيدروكربونية من 12 إلى 20-22، والكحولات الأليفاتية والأمينات ذات الوزن الجزيئي غير المرتفع.
إذا كانت القوى العرضية بين الجذور الهيدروكربونية لجزيئات الفاعل بالسطح في الفيلم السطحي كبيرة، فإن الجزيئات تلتصق ببعضها البعض، وتشكل "جزرًا" كبيرة مكثفة يتم فيها إعاقة الحركة الحرارية للجزيئات. في مثل هذه "الجزر" تكون الجزيئات عادة متوازية مع بعضها البعض ومتعامدة مع سطح الماء. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه، على سبيل المثال، مع زيادة درجة الحرارة، يمكن أن تتحول الأفلام المكثفة إلى غازية.
عادة ما تكون الأفلام المكثفة سائلة، وتتحرك الجزيئات الموجودة فيها بحرية تامة. إذا كانت قوى التفاعل بين الجذور قوية جدًا بحيث لا تستطيع الجزيئات التحرك، فيمكن اعتبار الأفلام المكثفة صلبة. تشكل هذه الأفلام أحماض كربوكسيلية يزيد عدد ذرات الكربون فيها عن 20-24.
يمكن التحقق من وجود خصائص الحالة الصلبة في الأفلام السطحية عن طريق رش المسحوق على السطح. إذا كان الفيلم صلبًا، فعندما يتم نفخه بعناية، يظل المسحوق بلا حراك، وإذا كان الفيلم سائلاً، فإن المسحوق يتحرك فوق السطح.
وتجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى الأفلام الغازية والمكثفة، هناك أيضًا ما يسمى بالأفلام الممدودة التي تشغل موقعًا متوسطًا.
يمكن أن تتشكل مثل هذه الأفلام من الأفلام المكثفة مع زيادة درجة الحرارة. من المعتقد أنه في الأفلام الممتدة، لا تكون الجذور الهيدروكربونية لجزيئات الفاعل بالسطح موجهة بالتوازي، ولكنها تتشابك مع بعضها البعض، وتقع "مسطحة" على الماء، مما يمنع الانتشار غير المحدود للفيلم، بينما تتحرك المجموعات القطبية بحرية نسبية في الطبقة السطحية.
تعتمد قدرة المواد على تكوين أفلام معينة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية على الرقم الهيدروجيني للمحلول. الأحماض الدهنية الأعلى في المحاليل الحمضية والمحايدة (أي مع مجموعات غير منفصلة عمليًا) عند درجة حرارة معينة تعطي أفلامًا ممتدة عند التفاعل مع الهواء. عند نفس درجة الحرارة في بيئة قلوية، تتشكل أفلام غازية على سطح المحلول، وذلك بسبب تنافر الشحنات المتشابهة للمجموعات المجاورة التي ظهرت نتيجة تفككها.
89. اكتب صيغة بنية المذيلة المتكونة نتيجة تفاعل المواد المشار إليها (زيادة مادة واحدة ثم مادة أخرى): كدكل 2 + نا 2 س; FeCl 3 + هيدروكسيد الصوديوم. قم بتسمية المكونات المكونة للمذيلة.
1) CdCl 2 + Na 2 S
فائض CdCl 2 يعطي مذيلة:
[ (CdCl 2) Cd 2+ Cl – ] + x Cl –
الجرثومة : (CdCl2)
النواة: [ (CdCl 2) Cd 2+
الحبيبة: [ (CdCl 2) Cd 2+ Cl – ] +
فائض Na 2 S يعطي مذيلة:
-xنا +
جرثومة: (كلوريد الصوديوم)
النواة: (NaCl)2Cl -
الحبيبة: [ (CdCl 2) Cd 2+ Cl – ] +
2) FeCl 3 + هيدروكسيد الصوديوم
فائض FeCl 3 يعطي مذيلة:
[ (FeCl 3) Fe 3+ 2Cl – ] + x Cl –
جرثومة: (FeCl 3)
النواة: (FeCl 3) Fe 3+
الحبيبة: [ (FeCl 3) Fe 3+ 2Cl – ] +
فائض NaOH يعطي مذيلة:
-xنا +
جرثومة: (كلوريد الصوديوم)
النواة: 3 (كلوريد الصوديوم) 3 Cl –
الحبيبة :-
94. حماية الجزيئات الغروية باستخدام اللولب. آلية العمل الوقائي. البروتينات والكربوهيدرات والبكتين كحماية غروية.
الحماية الغروية – تثبيت النظام المشتت من خلال تشكيل غلاف واقي من الامتزاز حول جزيئات الطور المشتت. تعمل البروتينات والبكتين والكربوهيدرات كمثبتات للأنظمة المشتتة، مما يحمي الأنظمة من المزيد من التخثر أو الترسيب.
110. الرغاوي وشروط تكوينها وخصائصها. دور الرغوة في الغذاء وأمثلة على استخدام الرغوة.
الرغاوي عبارة عن أنظمة تشتيت عالية التركيز (الجزء الحجمي للغاز أكثر من 60-80%)، حيث يكون الطور المشتت عبارة عن غاز، ووسط التشتيت سائل أو صلب (الخرسانة الرغوية، والجبس الرغوي، وبوليمرات الرغوة، وما إلى ذلك). الرغاوي عبارة عن أنظمة خشنة حجم الفقاعات فيها من 0.01 سم إلى 0.1 سم أو أكثر. في أغلب الأحيان، يتم الحصول على الرغاوي ذات وسط تشتت السائل عن طريق تشتيت الغاز في السائل في وجود مثبت، والذي يسمى في هذه الحالة عامل الإرغاء.
وتشمل المنتجات الغذائية التي تكون رغوية رغاوي مثل الكريمة المخفوقة في البالونات، كما يتم تحضير مخفوق الحليب عن طريق الجلد وتشكل مكوناته في البداية رغوة. بمساعدة الرغوة في صناعة المواد الغذائية، يقومون باستخراج الشوائب القيمة من المحاليل، وهو فعال بشكل خاص في الرغاوي الجافة. ولكن في إنتاج السكر، تتداخل الرغوة مع المسار الطبيعي للعمليات وفي هذه الحالة يتم إزالة الرغوة.
الأدب
أحمدوف بي في مشاكل وتمارين في الكيمياء الفيزيائية والغروانية. – ل.: الكيمياء، 1989.
Gameeva O. S. الكيمياء الفيزيائية والغروانية. - م: الثانوية العامة 1983.
Evstratova K. I.، Kupina N. A.، Malakhova E. M. الكيمياء الفيزيائية والغروانية. - م: الثانوية العامة 1990.
Zimon A. D.، Leshchenko N. F. الكيمياء الغروانية. - م: الكيمياء، 2001.
Zimon A. D.، Leshchenko N. F. الكيمياء الفيزيائية. - م: الكيمياء، 2000.
Kiselev E. V. مجموعة من الأمثلة والمشاكل في الكيمياء الفيزيائية. - م: الثانوية العامة 1983.
كنور د.ج. الكيمياء الفيزيائية. - م: الثانوية العامة 1990.
سترومبرج إيه جي الكيمياء الفيزيائية. - م: الثانوية العامة 2001.
Stepin B. D. الأنظمة الدولية لوحدات الكميات الفيزيائية في الكيمياء. - م: الثانوية العامة 1990.
فريدريشسبيرج D. A. دورة في الكيمياء الغروانية. – ل.: الكيمياء، 1995.
Khmelnitsky R. A. الكيمياء الفيزيائية والغروانية. - م: الثانوية العامة 1988.
1.2. طرق الحصول على الأنظمة المتفرقة
هناك طريقتان معروفتان لإنتاج أنظمة التفريق. في أحدهما، يتم طحن المواد الصلبة والسائلة جيدًا (مشتتة) في وسط تشتت مناسب، وفي الآخر، يحدث تكوين جزيئات الطور المشتتة من جزيئات أو أيونات فردية.
تسمى طرق إنتاج الأنظمة المشتتة عن طريق طحن جزيئات أكبر مشتت. تسمى الطرق التي تعتمد على تكوين الجزيئات نتيجة التبلور أو التكثيف تركيز.
طريقة التشتت
تجمع هذه الطريقة في المقام الأول بين الطرق الميكانيكية التي يتم فيها التغلب على القوى بين الجزيئات وتجميع الطاقة السطحية الحرة أثناء عملية التشتت بسبب العمل الميكانيكي الخارجي على النظام. ونتيجة لذلك، يتم سحق المواد الصلبة أو تآكلها أو سحقها أو تقسيمها.
في الظروف المختبرية والصناعية، يتم تنفيذ العمليات قيد النظر في الكسارات وأحجار الرحى والمطاحن ذات التصاميم المختلفة. مطاحن الكرة هي الأكثر شيوعا. وهي عبارة عن أسطوانات دوارة مجوفة يتم تحميل المواد المكسرة فيها وكرات الفولاذ أو السيراميك. عندما تدور الأسطوانة، تتدحرج الكرات، مما يؤدي إلى كشط المادة التي يتم سحقها. يمكن أن يحدث التقطيع أيضًا نتيجة لتأثيرات الكرة. تنتج المطاحن الكروية أنظمة تكون أحجام جزيئاتها ضمن نطاق واسع إلى حد ما: من 2-3 إلى 50-70 ميكرون. يمكن ضبط الأسطوانة المجوفة ذات الكرات في حركة تذبذبية دائرية، مما يعزز التكسير المكثف للمواد المحملة تحت تأثير الحركة المعقدة للأجسام المكسرة. هذا الجهاز يسمى مطحنة الاهتزاز.
يتم تحقيق التشتت الدقيق في المطاحن الغروية ذات التصميمات المختلفة، والتي يعتمد مبدأ تشغيلها على تطوير قوى الكسر في التعليق أو المستحلب تحت تأثير قوة الطرد المركزي في فجوة ضيقة بين الجزء الدوار الذي يدور بسرعة عالية والجزء الثابت الجهاز - الجزء الثابت. تتعرض الجسيمات الكبيرة المعلقة لقوة كسر كبيرة وبالتالي تتشتت.
يمكن تحقيق التشتت العالي تشتت بالموجات فوق الصوتية. يرتبط التأثير المشتت للموجات فوق الصوتية بالتجويف - تكوين وانهيار التجويف في السائل. ويصاحب صدم التجاويف ظهور موجات صدمة التجويف التي تدمر المادة. لقد ثبت تجريبياً أن التشتت يعتمد بشكل مباشر على تردد الاهتزازات فوق الصوتية. يكون التشتت بالموجات فوق الصوتية فعالاً بشكل خاص إذا كانت المادة مطحونة جيدًا مسبقًا. تتميز المستحلبات التي تم الحصول عليها بطريقة الموجات فوق الصوتية بحجم جسيم موحد للطور المشتت.
عند التكسير والطحن، يتم تدمير المواد، أولاً وقبل كل شيء، في أماكن عيوب القوة (الشقوق الكبيرة والصغيرة). لذلك، مع تقدم عملية الطحن، تزداد قوة الجزيئات، والتي تستخدم عادةً لإنشاء مواد أقوى. وفي الوقت نفسه، تؤدي زيادة قوة المواد أثناء سحقها إلى استهلاك كبير للطاقة لمزيد من التشتت. يمكن تسهيل تدمير المواد باستخدام تأثير Rebinder - انخفاض الامتزاز في قوة المواد الصلبة. يهدف هذا التأثير إلى تقليل الطاقة السطحية بمساعدة المواد الخافضة للتوتر السطحي، مما يؤدي إلى تشوه وتدمير المادة الصلبة بشكل أسهل. تتميز مخفضات الصلابة بكميات صغيرة تسبب تأثير Rebinder وخصوصية العمل. تساعد المواد المضافة التي تبلل المادة الوسط على اختراق العيوب، وبمساعدة القوى الشعرية، تسهل أيضًا تدمير المادة الصلبة. لا تساهم المواد الخافضة للتوتر السطحي في تدمير المادة فحسب، بل تعمل أيضًا على تثبيت الحالة المشتتة، حيث إنها، من خلال تغطية سطح الجزيئات، تمنعها من الالتصاق معًا مرة أخرى. وهذا يساعد أيضًا على تحقيق حالة شديدة التشتت.
ليس من الممكن عادةً تحقيق تشتت عالٍ باستخدام طريقة التشتت. أنظمة التشتيت التي يتم الحصول عليها بطرق التشتيت هي الدقيق، النخالة، العجين، السكر البودرة، الكاكاو (الحبيبات، المسحوق)، الشوكولاتة، حلوى اللوز، كتل المرزباني، مهروس الفاكهة والتوت، المعلقات، المستحلبات، كتل الرغوة.
طريقة التكثيف
تعتمد طريقة التكثيف على عمليات ظهور طور غير متجانس من نظام متجانس عن طريق دمج الجزيئات أو الأيونات أو الذرات. يتم التمييز بين التكثيف الكيميائي والفيزيائي.
التكثيف الكيميائي يعتمد على إطلاق مادة قابلة للذوبان قليلاً نتيجة تفاعل كيميائي. للحصول على مرحلة جديدة من درجة التشتت الغروية، من الضروري وجود فائض في أحد الكواشف، واستخدام المحاليل المخففة، ووجود عامل استقرار في النظام.
أثناء التكثيف الفيزيائي، تتشكل مرحلة جديدة في وسط غازي أو سائل في ظل ظروف الحالة المفرطة التشبع للمادة. يتضمن التكثيف تكوين مرحلة جديدة على الأسطح الموجودة (جدران الوعاء، جزيئات المواد الغريبة – نوى التكثيف) أو على سطح النوى التي تنشأ تلقائيًا نتيجة التقلبات في كثافة وتركيز المادة في النظام . في الحالة الأولى، يسمى التكثيف غير متجانس، في الحالة الثانية - متجانس. وكقاعدة عامة، يحدث التكاثف على سطح نوى التكاثف أو النوى ذات الأحجام الصغيرة جدًا، وبالتالي تكون تفاعلية المادة المتكثفة أكبر من الطور البلاعم وفقًا لمعادلة كلفن للتكثيف الشعري. لذلك، لكي لا تعود المادة المكثفة إلى الطور الأصلي ويستمر التكثيف، يجب أن يكون هناك تشبع زائد في النظام.
1.3. تصنيف أنظمة التفريق
يتم تصنيف الأنظمة المتفرقة وفقًا للمعايير التالية:
درجة التشتت
حالة تجميع الطور المشتت ووسط التشتت؛
الخصائص الهيكلية والميكانيكية.
طبيعة التفاعل بين الطور المشتت ووسط التشتت.
التصنيف حسب درجة التشتت
اعتمادًا على حجم الجسيمات، يتم التمييز بين الأنظمة شديدة التشتت والمتوسطة التشتت والخشنة (الجدول 1.1).
الجدول 1.1
جزيئات، م | التشتت | ||
متفرقة للغاية (الأنظمة الغروية) | المواد المائية، الغبار الجوي |
||
متوسطة متفرقة | قهوة سريعة الذوبان، سكر بودرة |
||
خشن | أكثر من 10-5 | ||
حلول حقيقية | أقل من 10-9 |
تبلغ مساحة السطح المحددة لجزيئات الطور المشتت الحد الأقصى في الأنظمة شديدة التشتت، وعند الانتقال إلى أنظمة مشتتة متوسطة وخشنة، تقل مساحة السطح المحددة (الشكل 1.3). عندما يكون حجم الجسيم أقل من 10 -9 م، يختفي السطح البيني بين الجسيم والوسط، وتتشكل المحاليل الجزيئية أو الأيونية (المحاليل الحقيقية).
استنادًا إلى حجم جسيمات الطور المشتت، يمكن أن ينتمي نفس المنتج إلى أنظمة تشتيت مختلفة. على سبيل المثال، يبلغ حجم جزيئات دقيق القمح الممتاز (1-30)10 –6 م، أي أن الدقيق من هذه الدرجة ينتمي في نفس الوقت إلى الأنظمة متوسطة التشتت والخشنة.
التصنيف حسب حالة التجميع
يمكن أن يكون الطور المشتت ووسط التشتت في أي من حالات التجميع الثلاث: الصلبة (S)، والسائلة (L)، والغازية (G).
كل نظام تشتيت له تسمية واسم خاصين به: يشير البسط إلى الحالة الإجمالية للمرحلة المشتتة، ويشير المقام إلى وسط التشتت. هناك ثمانية خيارات ممكنة للأنظمة المشتتة (الجدول 1.2)، نظرًا لأن نظام H/H لا يمكن أن يكون غير متجانس.
بشكل عام، تسمى جميع الأنظمة الغروية شديدة التشتت سولس. تتم إضافة بادئة إلى كلمة sol لوصف وسط التشتت. إذا كان وسط التشتت صلبًا - xerosolsالسائل – لايوسول(الهيدروسولات)، الغاز – الغبار الجوي.
بالإضافة إلى أنظمة التشتيت البسيطة، هناك أيضًا أنظمة تشتيت معقدة تتكون من ثلاث مراحل أو أكثر.
على سبيل المثال، العجين بعد العجن هو نظام تشتت معقد يتكون من المراحل الصلبة والسائلة والغازية. يمكن تمثيله كنظام من النوع T، G، F/T. تشكل حبيبات النشا وجزيئات قشور الحبوب والبروتينات المنتفخة غير القابلة للذوبان المرحلة الصلبة. يتم إذابة المواد المعدنية والعضوية (البروتينات القابلة للذوبان في الماء، والدكسترينات، والسكريات، والأملاح، وما إلى ذلك) في الماء غير المرتبط. بعض البروتينات التي تنتفخ إلى أجل غير مسمى تشكل محاليل غروية. تكون الدهون الموجودة في العجينة على شكل قطرات. تتشكل البيئة الغازية بسبب التقاط فقاعات الهواء أثناء العجن وأثناء عملية التخمير.
وسيلة تشتيت كتلة الشوكولاتة هي زبدة الكاكاو، وتتكون المرحلة المشتتة من جزيئات السكر البودرة وكتلة الكاكاو، أي أن كتلة الشوكولاتة بدون حشو عبارة عن نظام تشتيت معقد T، T/F.
تشمل أنظمة التشتت المعقدة الهباء الجوي الصناعي (الضباب الدخاني)، الذي يتكون من مراحل صلبة وسائلة موزعة في بيئة غازية.
الجدول 1.2
مشتتة | مشتت | مشتت | اسم النظام، |
الحالة الغروية مستحيلة |
|||
الهباء الجوي السائل: الضباب، مزيل العرق |
|||
الهباء الجوي الصلب، المساحيق: الغبار، الدخان، السكر البودرة، مسحوق الكاكاو، مسحوق الحليب |
|||
الرغاوي، المستحلبات الغازية: المياه الغازية، البيرة، الرغوة (البيرة، الصابون) |
|||
المستحلبات: الحليب، المايونيز |
|||
المحاليل، المعلقات: المحاليل المعدنية، الخزانات الطبيعية، كتلة الكاكاو، الخردل |
|||
الرغاوي الصلبة: الخفاف، رغوة البوليسترين، الجبن، الخبز، الشوكولاتة الغازية، أعشاب من الفصيلة الخبازية |
|||
الأنظمة الشعرية: الزيت، حشوات الفاكهة |
|||
السبائك المعدنية والأحجار الكريمة |
التصنيف حسب الخواص الهيكلية والميكانيكية
يميز متفرقة بحريةو متناثرة بشكل متماسكأنظمة.
في الأنظمة المشتتة بحرية، لا ترتبط جزيئات الطور المشتت ببعضها البعض وتتحرك بحرية عبر كامل حجم النظام (الليوسولات، والمعلقات والمستحلبات المخففة، والهباء الجوي، وجميع المساحيق السائبة تقريبًا، وما إلى ذلك).
في الأنظمة المشتتة بشكل متماسك، تتصل جزيئات الطور المشتت ببعضها البعض، وتشكل إطارًا يضفي الخصائص الهيكلية والميكانيكية إلى هذه الأنظمة - القوة والمرونة واللدونة (الهلام، والهلام، والرغاوي الصلبة، والمستحلبات المركزة، وما إلى ذلك). يمكن أن تكون الكتل الغذائية المشتتة بشكل متماسك على شكل منتجات وسيطة (العجين واللحم المفروم) أو منتجات غذائية جاهزة (الجبن والزبدة والحلاوة الطحينية والمربى والجبن المطبوخ وما إلى ذلك).
التصنيف حسب طبيعة التفاعل
المرحلة المشتتة ووسط التشتت
تشكل جميع أنظمة التفريق مجموعتين كبيرتين – محبة بالتجميد وكارهة للشعر:
مجفف بالتجميد (محبة للماء) تتميز الأنظمة المشتتة بغلبة كبيرة لقوى التفاعل السطحي للمراحل المشتتة والمشتتة على القوى المتماسكة. بمعنى آخر، تتميز هذه الأنظمة بتقارب عالٍ للطور المشتت ووسط التشتت، وبالتالي انخفاض قيم الطاقة السطحية زوجهة نظر إنها تتشكل تلقائيًا وتكون مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية. يمكن عرض خصائص أنظمة التشتت الليوفيلية من خلال محاليل المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية (الصابون)، ومحاليل المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي (البروتينات، والسكريات)، والمستحلبات الحرجة، والمستحلبات الدقيقة، وبعض المواد الكيميائية.
كاره لليوفوبيا (نافرة من الماء) – الأنظمة التي يكون فيها التفاعل بين الجزيئات بين الجسيم والوسط صغيرًا. تعتبر مثل هذه الأنظمة غير مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية. يتطلب تكوينها شروطًا معينة وتأثيرًا خارجيًا. لزيادة الاستقرار، يتم إدخال المثبتات فيها. معظم أنظمة تفريق الطعام كارهة للطعام.
أسئلة ومهام لتعزيز المادة
اذكر السمات المميزة لأنظمة التفريق. ما هو الطور المشتت ووسط التشتيت في الأنظمة التالية: الحليب، الخبز، المايونيز، الزبدة، العجين؟
ما المعلمات التي تميز درجة تجزئة أنظمة التشتت؟ كيف تتغير مساحة السطح المحددة عندما يتم سحق الطور المشتت؟
احسب مساحة السطح النوعية (م2/م3) لبلورات السكر المكعبة بطول حافة 210 -3 م.
يعتمد قطر قطرات الزيت في الصلصات على طريقة تحضيرها. مع الرج اليدوي تكون 210 -5 م، ومع الخلط الآلي - 410 -6 م تحديد التشتت ومساحة السطح المحددة (م2 /م3) لقطرات الزيت لكل حالة. استخلص استنتاجًا حول تأثير حجم الجسيمات على مساحة السطح المحددة.
تحديد المساحة السطحية النوعية لكريات الدهن وكميتها في 1 كجم من الحليب بنسبة دهون 3.2%. يبلغ قطر كريات الدهون 8.510 -7 م، وكثافة دهن الحليب
900 كجم/م3.
ما هو سبب الطاقة السطحية الزائدة؟
ما هو التوتر السطحي؟ في أي الوحدات يتم قياسه؟ اذكر العوامل المؤثرة على التوتر السطحي.
ما هي الطرق المعروفة لإنتاج أنظمة التفريق؟
ما هي المعايير التي يتم بها تصنيف أنظمة التفريق؟ إعطاء تصنيف لأنظمة التشتت حسب درجة التشتت وحالة تجميع الأطوار.
على أي أساس يتم تقسيم الأنظمة المتفرقة إلى كارهة للشعر ومحبة للتجميد؟ ما هي الخصائص التي تمتلكها هذه الأنظمة؟ أعط أمثلة.
الفصل2 . أنظمة التفريق المجففة بالتجميد
أنظمة التجفيف بالتجميد الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا في صناعة الأغذية هي محاليل المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية والمركبات عالية الجزيئات.
2.1. محاليل المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية
غروانيهي مواد خافضة للتوتر السطحي قادرة على تكوين المذيلات في المحاليل (من الميكا اللاتينية - صغير) - زميلات تتكون من عدد كبير من الجزيئات (من 20 إلى 100). المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات السلسلة الهيدروكربونية الطويلة التي تحتوي على 10-20 ذرة كربون لديها القدرة على تكوين المذيلات.
بسبب الدرجة العالية من ارتباط الجزيئات بين المذيلة ووسط التشتت، تظهر واجهة،
أي أن محاليل الفاعل بالسطح ميسيلار هي أنظمة غير متجانسة. ولكن، على الرغم من عدم التجانس والسطح البيني الكبير، فهي مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن جزيئات الفاعل بالسطح في المذيلات يتم توجيهها بواسطة المجموعات القطبية نحو الوسط القطبي، مما يسبب انخفاض التوتر السطحي. ولذلك، فإن الطاقة السطحية لهذه الأنظمة منخفضة؛ وهذه هي أنظمة مجففة بالتجميد النموذجية.
2.1.1. تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية
بواسطة المجموعات القطبية
وفقًا للتصنيف المعتمد في المؤتمر الدولي الثالث للمواد الخافضة للتوتر السطحي والذي أوصت به المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) في عام 1960، تنقسم المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية إلى أنيونية وكاتيونية وغير أيونية ومذبذبة. في بعض الأحيان يتم أيضًا عزل الوزن الجزيئي العالي (البوليمر)، والمواد الخافضة للتوتر السطحي المشبعة بالفلور والسيليكون العضوي، ومع ذلك، بناءً على الطبيعة الكيميائية للجزيئات، يمكن تصنيف هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي في إحدى الفئات المذكورة أعلاه.
تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية على مجموعة قطبية واحدة أو أكثر في الجزيء وتنفصل في محلول مائي لتكوين أنيونات طويلة السلسلة، والتي تحدد نشاطها السطحي. وهي أفضل من جميع المجموعات الأخرى من المواد الخافضة للتوتر السطحي في إزالة الأوساخ من الأسطح الملامسة، مما يحدد استخدامها في مجموعة متنوعة من المنظفات.
المجموعات القطبية في المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية هي الكربوكسيل والكبريتات والسلفونات والفوسفات.
مجموعة كبيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية هي مشتقات من الأحماض الكربوكسيلية (الصابون). وأهمها الأملاح المعدنية القلوية من الأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة بعدد ذرات الكربون 12-18، يتم الحصول عليها من الدهون الحيوانية أو الزيوت النباتية. عند استخدامه في الظروف المثالية، يعتبر الصابون من المواد الخافضة للتوتر السطحي المثالية. عيبها الرئيسي هو الحساسية للماء العسر، مما يحدد الحاجة إلى إنشاء مواد سطحية أنيونية اصطناعية - ألكيل سلفونات، ألكيل بنزين سلفونات، إلخ.
تشكل المواد الأنيونية غالبية إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي في العالم. السبب الرئيسي لشعبية هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي هو بساطتها وانخفاض تكاليف الإنتاج.
كاتيوني هي مواد خافضة للتوتر السطحي تتفكك جزيئاتها في محلول مائي لتشكل كاتيون خافض للتوتر السطحي بسلسلة طويلة كارهة للماء وأنيون - عادة هاليد، وأحيانًا أنيون من حمض الكبريتيك أو الفوسفوريك. وتشمل هذه الأمينات بدرجات متفاوتة من الاستبدال، وقواعد الأمونيوم الرباعية وغيرها من القواعد المحتوية على النيتروجين، والفوسفونيوم الرباعي وقواعد السلفونيوم الثلاثي. لا تقلل المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية من التوتر السطحي مثل تلك الأنيونية، ولكنها تتمتع بقدرة جيدة على الامتصاص على الأسطح المشحونة سالبًا - المعادن والمعادن والبلاستيك والألياف وأغشية الخلايا، والتي تحدد استخدامها كعوامل مضادة للتآكل ومضادة للكهرباء الساكنة، ومشتتات، مكيفات ومبيدات للجراثيم والمواد المضافة التي تقلل من تكتل الأسمدة.
المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية لا تنفصل إلى أيونات في الماء. ترجع قابليتها للذوبان إلى وجود جزيئات الأثير المحبة للماء ومجموعات الهيدروكسيل، وغالبًا ما تكون سلسلة البولي إيثيلين جلايكول. هذه هي الفئة الأكثر واعدة وسريعة التطور من المواد الخافضة للتوتر السطحي.
المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية، مقارنة بالأنيونية والكاتيونية، أقل حساسية للأملاح التي تسبب عسر الماء. هذا النوع من المواد الخافضة للتوتر السطحي يجعل المنظف ناعمًا وآمنًا وصديقًا للبيئة (قابلية التحلل الحيوي للمواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية تبلغ 100%). توجد المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية فقط في شكل سائل أو معجون، وبالتالي لا يمكن احتواؤها في المنظفات الصلبة (الصابون والمساحيق).
تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي (الأمفوتيرية) على كلا النوعين من المجموعات في الجزيء: الحمضية (غالبًا كربوكسيل) والأساسية (عادةً مجموعة أمينية بدرجات مختلفة من الاستبدال). اعتمادا على الرقم الهيدروجيني للبيئة، فإنها تظهر خصائص مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي (عند الرقم الهيدروجيني< 4), так и анионактивных (при рН 9-12). При
درجة الحموضة 4-9 يمكن أن تتصرف كمركبات غير أيونية.
يتضمن هذا النوع من الفاعل بالسطح العديد من المواد الطبيعية، بما في ذلك الأحماض الأمينية والبروتينات.
تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي المذبذبة بخصائص جلدية جيدة جدًا، وتخفف من تأثير مكونات التطهير الأنيونية، وبالتالي غالبًا ما تستخدم في الشامبو ومستحضرات التجميل عالية الجودة.
يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي والممثلين الرئيسيين لكل فئة في.
2.1.2. تركيز مذيل الحرجة.
هيكل وخصائص المذيلات الفاعل بالسطح. الذوبان
يسمى تركيز الفاعل بالسطح الذي تظهر عنده المذيلات في المحلول تركيز المذيلة الحرجة(ككم). يتم تحديد بنية وخصائص المذيلات الفاعل بالسطح من خلال التفاعلات بين الجزيئات بين مكونات النظام.
تشير معظم البيانات التجريبية إلى أنه بالقرب من CMC في المحاليل المائية، تكون المذيلات عبارة عن تكوينات كروية في حالة المواد الخافضة للتوتر السطحي النشطة وغير الأيونية الكاتيونية والأنيونية. عندما تتشكل المذيلات في مذيب قطبي، على سبيل المثال، الماء، يتم دمج السلاسل الهيدروكربونية لجزيئات الفاعل بالسطح في قلب مدمج، وتشكل المجموعات القطبية المائية التي تواجه الطور المائي قشرة محبة للماء (الشكل 2.1، أ). يبلغ قطر هذه المذيلة ضعف طول جزيء الفاعل بالسطح، ويتراوح عدد التجميع (عدد الجزيئات في المذيلة) من 30 إلى 2000 جزيء. يمكن تحديد القوى الجاذبة للأجزاء الهيدروكربونية من جزيئات الفاعل بالسطح في الماء من خلال التفاعلات الكارهة للماء؛ تنافر المجموعات القطبية يحد من نمو المذيلات. في المذيبات غير القطبية، يكون اتجاه جزيئات الفاعل بالسطح معاكسًا، أي أن الجذر الهيدروكربوني يواجه السائل غير القطبي (الشكل 2.1، ب).
هناك توازن ديناميكي بين جزيئات الفاعل بالسطح في طبقة الامتزاز وفي المحلول، وكذلك بين جزيئات الفاعل بالسطح الموجودة في المذيلات (الشكل 2.2).
لا يتغير شكل المذيلات وأحجامها خلال نطاق تركيز واسع إلى حد ما. ومع ذلك، مع زيادة محتوى الفاعل بالسطح في المحلول، يبدأ التفاعل بين المذيلات في الظهور وعند تركيزات تتجاوز CMC بمقدار 10 مرات أو أكثر، تصبح أكبر، وتشكل أولاً مذيلات أسطوانية، ثم بتركيزات أعلى - على شكل قضيب، على شكل قرص والمذيلات على شكل لوحة مع تباين واضح . وفي حالة وجود تركيزات أعلى من المواد الخافضة للتوتر السطحي في المحاليل، تظهر الشبكات المكانية ويصبح النظام منظمًا.
تعد قيمة CMC هي أهم خاصية للفاعل بالسطح، اعتمادًا على العديد من العوامل: طول ودرجة تفرع جذري الهيدروكربون، ووجود الشوائب، ودرجة الحموضة للمحلول، والنسبة بين الخواص المحبة للماء والكارهة للماء للفاعل بالسطح. . كلما زاد طول جذري الهيدروكربون وكانت المجموعة القطبية أضعف، انخفضت قيمة CMC. عندما يكون تركيز الفاعل بالسطح أعلى من التركيز الحرج المطابق لـ CMC، تتغير الخواص الفيزيائية والكيميائية بشكل حاد، ويظهر شبك في منحنى تكوين الخاصية. لذلك، تعتمد معظم طرق تحديد CMC على قياس أي خاصية فيزيائية وكيميائية - التوتر السطحي، والتوصيل الكهربائي، ومعامل الانكسار، والضغط الأسموزي، وما إلى ذلك - وتحديد التركيز الذي يُلاحظ عنده تغير حاد في هذه الخاصية.
وبالتالي، فإن التوتر السطحي متساوي الحرارة محاليل المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية، بدلاً من الحركة السلسة المعتادة الموصوفة في معادلة شيشكوفسكي، تم اكتشاف شبك في CCM (الشكل 2.3). مع زيادة التركيز فوق CMC، تظل قيم التوتر السطحي دون تغيير تقريبًا.
منحنى الموصلية الكهربائية النوعية æ مقابل التركيز معتحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية الأيونية مع CMC على كسر حاد (الشكل 2.4).
إحدى الخصائص المميزة لمحاليل المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية المرتبطة ببنيتها الميسيلار هي الذوبان– الذوبان في محاليل المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية للمواد التي عادة ما تكون غير قابلة للذوبان في سائل معين. تتكون آلية الذوبان من اختراق الجزيئات غير القطبية من المواد المضافة إلى محلول الفاعل بالسطح إلى النواة غير القطبية للمذيلة (الشكل 2.5)، أو العكس. في هذه الحالة، السلاسل الهيدروكربونية ص 
تتباعد، ويزداد حجم المذيلة. نتيجة للإذابة، تذوب السوائل الهيدروكربونية في المحاليل المائية الخافضة للتوتر السطحي: البنزين والكيروسين وكذلك الدهون غير القابلة للذوبان في الماء. الأملاح الصفراوية – كولات الصوديوم وديوكسيتشولات الصوديوم، التي تعمل على إذابة واستحلاب الدهون في الأمعاء – لها نشاط إذابة كبير بشكل استثنائي.
يعد الذوبان عاملاً مهمًا في عمل المنظفات للمواد الخافضة للتوتر السطحي. عادةً ما تكون جزيئات الملوثات كارهة للماء ولا تبلل بالماء. لذلك، حتى في درجات الحرارة المرتفعة، يكون تأثير التنظيف للماء صغيرًا جدًا ويتم إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية لزيادة هذا التأثير. عندما يتلامس المنظف مع سطح ملوث، تشكل جزيئات الفاعل بالسطح طبقة امتصاص على جزيئات الأوساخ والسطح الذي يتم تنظيفه. تخترق جزيئات الفاعل بالسطح تدريجيًا بين جزيئات الأوساخ والسطح، مما يعزز انفصال جزيئات الأوساخ (الشكل 2.6). يدخل الملوث إلى المذيلة ولم يعد بإمكانه الاستقرار على السطح المراد غسله.
تشتيت
يمكن أن يكون التشتت عفويًا أو غير عفوي. يعتبر التشتت التلقائي نموذجيًا بالنسبة للأنظمة المحبة للتجفيد. فيما يتعلق بالأنظمة الكارهة لليوفوبيا، يتم استبعاد التشتت التلقائي، والتشتت فيها ممكن من خلال إنفاق عمل معين.
يتميز التشتت درجة التشتت ( أ ) . يتم تحديده من خلال نسبة أحجام المنتج الأولي وجزيئات الطور المشتت للنظام الناتج.
أ = دن/ دك،(7.1)
دن، دك - قطر الجسيم قبل وبعد الطحن.
وظيفة دبليو، اللازمة لتفريق مادة صلبة أو سائلة، يتم إنفاقها على تشويه الجسم دبليود وعلى تشكيل واجهة مرحلة جديدة دبليوأ، والذي يقاس بعمل الالتصاق. التشوه شرط ضروري لتدمير الجسم. يتم تحديد عمل التشتت بالصيغة:
دبليو = دبليوأ + دبليود = * دب + كالخامس (7.2)
* - قيمة متناسبة أو مساوية للتوتر السطحي عند السطح البيني،
دب- زيادة في السطح البيني بين المراحل نتيجة التشتت،
الخامس- حجم الجسم الأصلي قبل التشتت،
ك- معامل يعادل عمل التشوه لكل وحدة حجم الجسم.
باستخدام تقنيات الكيمياء الغروية، يمكن تقليل الطاقة اللازمة للتشتت. وتشمل هذه الأساليب تقليل قوة الامتزاز. نتيجة لامتصاص المواد الخافضة للتوتر السطحي على الأسطح الخارجية والداخلية للمادة الصلبة، يتم تقليل التوتر السطحي للطور البيني وتسهيل تشوه المادة الصلبة.
يمكن تقليل طاقة التشتت بالطرق التالية: تنفيذ العملية في وسط سائل، والطحن بالاهتزاز المتزامن، واستخدام طريقة الموجات فوق الصوتية.
الحصول على أنظمة التفريق بسبب عمليات التكثيف
طرق التكثيف : التكثيف، إزالة التسامي، التبلور. وهي تعتمد على تكوين مرحلة جديدة في ظل ظروف الحالة المفرطة التشبع لمادة ما في وسط غاز أو سائل. في هذه الحالة، ينتقل النظام من المتجانس إلى غير المتجانس. يعد التكثيف وإزالة التسامي من سمات الوسط الغازي، أما التبلور فهو من سمات الوسط السائل.
شرط ضروري للتكثيف والتبلور - فرط التشبع والتوزيع غير المتساوي للمادة في وسط التشتت وتكوين مراكز التكثيف (الأجنة).
درجة فرط التشبع ب يمكن التعبير عن المحلول والبخار على النحو التالي:
بث = ق / ث س, بع = ص / ص س (7.3)
ص، ج - ضغط البخار المفرط وتركيز المادة في المحلول المفرط، ص س- ضغط توازن البخار المشبع على سطح مستو، ق س- توازن ذوبان يتوافق مع تكوين مرحلة جديدة.
يتم تسهيل التكثيف بواسطة جزيئات صغيرة. على سبيل المثال، يمكن أن تكون منتجات احتراق وقود الطائرات وجزيئات التربة وما إلى ذلك بمثابة نوى تكثيف بخار الماء.
عندما لا تكون هناك نوى تكثيف، يمكن أن توجد القطرات في حالة شديدة البرودة. عندما يتكثف البخار في ظل هذه الظروف، لن تتشكل قطرات، بل بلورات. تسمى عملية تحول المادة الغازية إلى مادة صلبة متجاوزة الحالة السائلة إزالة التسامي.
تسامي -تحول المادة الصلبة إلى غاز دون المرور عبر السائل.
تعتمد طرق التكثيف على عمليات عفوية يصاحبها انخفاض في طاقة جيبس.
أثناء التنوي وتكوين الجزيئات من محلول مفرط التشبع أو الطور الغازي، تتغير الإمكانات الكيميائيةمتظهر واجهة الطور، والتي تصبح حاملة للطاقة السطحية الحرة الزائدة.
يمكن أن يكون التكثيف فيزيائيًا أو كيميائيًا.
التكثيف الجسدي - يتم تنفيذه عندما تنخفض درجة حرارة وسط غازي يحتوي على أبخرة مواد مختلفة.
التقطير متساوي الحرارة : صغر حجم الجزيئات الصغيرة حتى تختفي تماماً ونمو الجزيئات الكبيرة.
الأغشية وعمليات الأغشية
الأغشية- أقسام شبه منفذة يتم من خلالها تنفيذ عملية التناضح. التنافذ- عملية تلقائية لنقل المذيب (وسط التشتت) من خلال غشاء من المذيب (محلول أقل تركيزًا أو غرواني) إلى محلول (أو إلى محلول أكثر تركيزًا).
الأغشية عبارة عن أغشية رقيقة مسامية، وهي عبارة عن أنظمة ثنائية الأبعاد شديدة التشتت.
في أغلب الأحيان تستخدم الأغشية لتنقية السوائل من الشوائب باستخدام التناضح العكسي (حركة الشوائب الذائبة عبر الغشاء تحت تأثير الضغط الخارجي)
الشكل 7.2: مخطط التناضح (أ)، التناضح العكسي (ب)، الترشيح الفائق وغسيل الكلى (ج)
1. سائل متوسط التشتت (سائل نقي)، 2. T/L غرواني أو محلول حقيقي، 3. غشاء، 4. تدفق السائل النقي (المذيب)، 5. تدفق الشوائب.
إذا تم تطبيق الضغط P من النظام المشتت 2، فإن تدفق السائل من المنطقة 2 سينتقل إلى المنطقة 1. فقط جزيئات المذيبات تمر عبر الغشاء 3 (بسبب حركتها الأكبر). سيتم إثراء محتويات المنطقة 1 بالسائل النقي، وسيتم تركيز الشوائب في المنطقة 2.
اتجاه حركة السائل في حالة التناضح العكسي يكون معاكسا لحركته في حالة التناضح.
يتم إنفاق العمل المطلوب لتنفيذ التناضح العكسي على دفع السائل عبر المسام:
دبليونظام التشغيل = در الخامس (7.4)
دp هو انخفاض الضغط على جانبي الغشاء،
الخامس- حجم السائل الذي يمر عبر الأغشية.
دع = ف - ص (7.5)
ف - الضغط الزائد فوق المحلول،
ص- الضغط الاسموزي.
من المساواة 7.5 يترتب على ذلك P> ص. تحدد هذه الحالة الضغط الزائد المطلوب لحدوث التناضح العكسي.
مع مساعدة غسيل الكلى(7.2، ج) تتم تنقية النظام المشتت من الشوائب على شكل أيونات أو جزيئات. يتم وضع النظام المشتت في الجزء الأيمن 2 من الوعاء، ويتم فصله عن الجزء الأيسر 1 بواسطة الغشاء 3. ويكون الغشاء منفذًا للجزيئات والأيونات، ولكنه يحتفظ بجزيئات الطور المشتت. ونتيجة للانتشار، فإن الشوائب من منطقة ذات تركيز أعلى 2 سوف تنتقل تلقائيا إلى منطقة ذات تركيز أقل 1.
يمكن تكثيف تنقية المحلول الغروي باستخدام غسيل الكلى عن طريق تطبيق الضغط الخارجي p (7.2، c). في هذه الحالة، تسمى العملية بالترشيح الفائق.
يتم استخدام التناضح العكسي، وغسيل الكلى، والترشيح الفائق لأغراض مختلفة، ولكن هناك الكثير من القواسم المشتركة؛ ويتم استخدام معدات مماثلة.
المبدأ الأساسي لتشغيل الغشاء هو النفاذية الانتقائية، والتي يتم تحديدها حسب حجم المسام وخصائص الأنظمة التي يتم تنظيفها والضغط الخارجي.
بالإضافة إلى محاليل التنقية، تساهم الأغشية في توازن الشوارد الكهربائية في وجود جزيئات أو أيونات لا تسمح أحجامها باختراق المسام، وهو ما يسمى توازن الغشاءمما له أهمية عملية لمحاليل اللولب في عمليات تورم المواد وفي العمليات الفسيولوجية المختلفة.
تعد تقنية الأغشية أكثر كفاءة من التقنيات المماثلة الأخرى وتتطلب تكاليف طاقة أقل.
سبب الخصائص الحركية الجزيئية
جميع الخصائص الحركية الجزيئية ناتجة عن الحركة الحرارية الفوضوية لجزيئات وسط التشتت، والتي تتكون من حركات انتقالية ودورانية واهتزازية للجزيئات.
الجزيئات لها طاقات حركية مختلفة. ومع ذلك، عند درجة حرارة معينة، يظل متوسط الطاقة الحركية للجزيئات ثابتًا. إن تقلب قيم الطاقة الحركية لجزيئات وسط التشتت هو سبب الخواص الحركية الجزيئية.
تتجلى الخواص الحركية الجزيئية في أوساط التشتت السائلة والغازية.
الحركة البراونية
تتعرض أصغر الجسيمات ذات الكتلة الضئيلة لتأثيرات غير متساوية من جزيئات وسط التشتت؛ ويوضح الشكل القوة الناتجة Fمما يؤدي إلى تحرك الجزيئات.
الشكل 7.3 تأثير جزيئات وسط التشتت على جسيم الطور المشتت.
يتغير اتجاه وزخم هذه القوة باستمرار، وبالتالي تتحرك الجزيئات بطريقة فوضوية.
نجح أينشتاين وسمولوتشوفسكي في تحديد اتجاه القوة الناتجة وربطها بالخصائص الحركية الجزيئية للوسط في عام 1907، بشكل مستقل عن بعضهما البعض.
لم تكن حساباتهم مبنية على المسار الحقيقي للجسيمات، بل على إزاحة الجسيمات (الشكل 7.4).
يتم تحديد مسار الجسيم بواسطة خط متقطع، والتحول Xيميز التغير في إحداثيات الجسيم خلال فترة زمنية معينة. سيحدد التحول المتوسط جذر متوسط مربع إزاحة الجسيم:
(7.6)
× 1، × 2، × أنا- تحولات الجسيمات خلال فترة زمنية معينة.
تعتمد نظرية الحركة البراونية على فكرة تفاعل القوى العشوائية F( ر) الذي يميز تأثيرات الجزيئات والقوى Fر، اعتمادًا على الوقت وقوة الاحتكاك عندما تتحرك جزيئات الطور المشتت في وسط التشتت بسرعة الخامس. معادلة الحركة البراونية(معادلة لانجفين) لها الشكل:
م(دالخامس/ در) + حالخامس = Fر + F( ر) (7.7)
أين م- كتلة الجسيمات،ح- معامل الاحتكاك أثناء حركة الجسيمات.
لفترات طويلة من الزمن، الجمود من الجسيمات، وهذا هو المصطلح م(دالخامس/ در) يمكن إهمالها. بعد التكامل 7.7. إذا كان متوسط حاصل ضرب نبضات القوة العشوائية يساوي صفرًا، فأوجد متوسط الإزاحة:
(7.8)
أين ر- وقت، ح- لزوجة وسط التشتت، ص-نصف قطر جسيمات الطور المشتتة.
تكون الحركة البراونية أكثر وضوحًا في الأنظمة شديدة التشتت. إن فهم الأسباب وتطوير نظرية الحركة البراونية يعد دليلا رائعا على الطبيعة الجزيئية للمادة.
انتشار
انتشار- عملية التوزيع التلقائي للمادة من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة ذات تركيز أقل.
أنواع الانتشار:
1. الجزيئية.
2. أيوني؛
3. انتشار الجزيئات الغروية.
يرتبط الانتشار الأيوني بالحركة التلقائية للأيونات. يحدث تكوين طبقة منتشرة من الأيونات على سطح جزيئات الطور المشتتة وفقًا لآلية انتشار الأيونات.
يظهر الشكل انتشار الجزيئات الغروية شديدة التشتت. 7.5.ن 1 > ن 2 . أي أن الانتشار ينتقل من الأسفل إلى الأعلى. يتميز الانتشار بسرعة معينة لحركة المادة عبر المقطع العرضي B، وهو ما يساوي دم/ در.
على مسافة دx سيكون فرق التركيزن 2 - ن 1 ، هذه القيمة سلبية.
دن/ دx هو تدرج التركيز.
سرعة حركة المادة:
دم = – د·( دن/ دس) · بدر (7.9)
د- معامل الإنتشار.
المعادلة 7.9 - معادلة الانتشار الأساسيةفي شكل تفاضلي. وهي صالحة لجميع أنواع الانتشار، وهي قابلة للتطبيق في شكل متكامل على عمليتين: ثابتة وغير ثابتة.
بالنسبة للعملية الثابتة، يكون تدرج التركيز ثابتًا. بدمج 7.9 نحصل على:
م = – د(دن/ دس) بر- قانون فيك الأول (7.10)
المعنى المادي لمعامل الانتشار : لو- دن/ دس= 1، الخامس = 1، ر= 1 إذن م = دأي أن معامل الانتشار يساوي عدديًا كتلة المادة المنتشرة عندما يكون تدرج التركيز ومساحة المقطع العرضي لتدفق الانتشار والوقت مساويًا للوحدة.
تتميز الجسيمات الغروية بحد أدنى من معامل الانتشار.
يتم قياس الانتشار معامل الإنتشار، والذي يرتبط بالتحول المتوسط:
س -.2 = 2 دص, ص= س -.2 /(2 در) (7.11)
د= كت/ (6 صحص) (7.12)
ك= ر/ نأ .
يتضح من هذه الصيغة أن معامل الانتشار يعتمد أيضًا على شكل الجزيئات، وبالتالي، بمعرفة معامل الانتشار، يمكنك تحديد حجم جسيم الطور المشتت.
التنافذ
عندما يتم فصل محلولين بتركيزات مختلفة بواسطة حاجز نصف منفذ، يحدث تدفق المذيب من تركيز أقل إلى تركيز أعلى. وتسمى هذه العملية بالتناضح.
1 - وعاء به محلول، 2 - حاوية بها سائل نظيف، 3 - حاجز شبه منفذ (غشاء).
التفسير الديناميكي الحراري للتناضح:
الإمكانات الكيميائية للسائل النقيم 2 يتجاوز الإمكانات الكيميائية لنفس السائل في المحلولم 1 .تسير العملية تلقائيا في اتجاه جهد كيميائي أقل حتى تتساوى الإمكانات الكيميائية.
نتيجة لحركة السائل في الحاوية 1، يتم إنشاء الضغط الزائدص، مُسَمًّى الاسموزي. يؤدي اختراق المذيب إلى المنطقة 1 إلى رفع مستوى السائل إلى ارتفاع H، وهو ما يعوض ضغط المذيب النقي.
الضغط الاسموزي - الضغط الزائد فوق المحلول وهو أمر ضروري لمنع انتقال المذيب عبر الغشاء.
الضغط الأسموزي يساوي الضغط الذي سينتج عن الطور المشتت إذا كان، على شكل غاز عند نفس درجة الحرارة، يحتل نفس حجم النظام الغروي (المحلول). ينشأ الضغط الأسموزي تلقائيًا نتيجة للخصائص الحركية الجزيئية لوسط التشتت.
الضغط الأسموزي للمحاليل المثالية غير المنحل بالكهرباء:
صالخامس = رتلن(1 – س) (7.13)
الخامس- الحجم المولي للمذيب، x - الكسر المولي للمادة المذابة.
في حالة المحاليل المخففة لغير الإلكتروليتات:
صالخامس = نرت (7.14)
أين ن- عدد مولات المذاب .
إذا كانت كتلة المذاب = س، الكتلة = م، إذن ن = س/م، إذن:
ص = ن(رت/الخامس) = (س/الخامس)(رت/الخامس)(7.15)
م= منأ، م = 4/3 صص 3 ص (7.16)
ص- كثافة الجزيء، م- الوزن الجزيئي لجزيئات الطور المشتت، ص- نصف قطر جزيئات الطور المشتتة.
ثم:
(7.17)
ويترتب على هذه الصيغة أن الضغط الأسموزي يتناسب طرديا مع تركيز الطور المشتت ويتناسب عكسيا مع حجم هذه الجزيئات.
الضغط الاسموزي للمحاليل الغروية غير مهم.
الترسيب
الترسيب- ترسيب جسيمات الطور المشتتة، الترسيب العكسي - تعويم الجسيمات.
يتم التأثير على كل جسيم في النظام بواسطة قوة الجاذبية وقوة الرفع لأرخميدس:
F ز = مز= الخامسزصو Fأ = الخامسزص 0 (7.18)
أين ص, ص 0 - كثافة جزيئات الطور المشتت ووسط التشتت، م- كتلة الجسيمات، الخامس- حجم الجسيمات، ز- تسارع الجاذبية.
هذه القوى ثابتة وموجهة في اتجاهات مختلفة. القوة المحصلة المسببة للترسيب هي :
Fسيد = F ز -Fأ = الخامس( ص - ص 0 ) ز (7.19)
لو ص> ص 0 ، ثم يستقر الجسيم، وإذا كان على العكس من ذلك، فإنه يطفو.
عندما يتحرك جسيم صفحيًا تنشأ مقاومة - قوة الاحتكاك:
Fص = ب ش (7.20)
ب - معامل الاحتكاك، ش- سرعة حركة الجسيمات .
القوة المؤثرة على الجسم أثناء الحركة :
F = Fالسيد - Fآر = الخامسز(ص - ص 0) – ب ش (7.21)
مع زيادة السرعة ومعامل الاحتكاك الكبير بدرجة كافية، تأتي لحظة تصل فيها قوة الاحتكاك إلى القوة المسببة للترسيب وتصبح القوة الدافعة مساوية للصفر. وبعد ذلك تصبح سرعة الجسيم ثابتة:
ش = الخامسز(ص (7.23)
بمعرفة الكميات المتضمنة في المعادلة، يمكنك بسهولة العثور على نصف قطر جزيئات الطور المشتت.
يتم التعبير عن القدرة على الترسيب من خلال ثابت الترسيب:
سسيد = ش/ز (7.24)
وتستخدم ظاهرة الترسيب على نطاق واسع في مختلف الصناعات، بما في ذلك غالبا ما تستخدم لتحليل النظم المتفرقة.
هناك طريقتان معروفتان لإنتاج أنظمة التفريق. في أحدهما، يتم طحن المواد الصلبة والسائلة جيدًا (مشتتة) في وسط تشتت مناسب، وفي الآخر، يحدث تكوين جزيئات مرحلة التشتت من جزيئات أو أيونات فردية.
تسمى طرق إنتاج الأنظمة المشتتة عن طريق طحن جزيئات أكبر مشتت.تسمى الطرق التي تعتمد على تكوين الجزيئات نتيجة التبلور أو التكثيف تركيز.
23) خصائص الغرويات.
النوع الأول - المعلقات(أو الغرويات التي لا رجعة فيها، الغرويات الكارهة للشعر). المحاليل الغروية للمعادن وأكاسيدها وهيدروكسيداتها وأملاحها. لا تختلف الجسيمات الأولية للطور المشتت عن بنية المادة المقابلة ولها شبكة جزيئية أو أيونية. هذه أنظمة شديدة التشتت ذات سطح طور بيني متطور. وهي تختلف عن المعلقات في تشتتها. لقد تم تسميتهم بهذا الاسم لأنهم لا يستطيعون البقاء لفترة طويلة بدون عامل استقرار.
النوع الثاني - النقابي (الغرويات Micellar) -أشباه الغرويات. تنشأ الجسيمات من هذا النوع عندما يكون هناك تركيز كافٍ من الجزيئات الأمفيفيلية للمواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض في مجاميع الجزيئات - المذيلات. المذيلات عبارة عن مجموعات من الجزيئات مرتبة بانتظام ومتماسكة معًا بواسطة قوى التشتت. يعد تكوين المذيلات نموذجيًا للمحاليل المائية للمنظفات وبعض الأصباغ العضوية. وفي الوسائط الأخرى، تذوب هذه المواد لتشكل محاليل جزيئية.
النوع الثالث - الغرويات الجزيئية -مجفف بالتجميد (اليونانية "filio" - الحب). وتشمل هذه المواد الطبيعية والاصطناعية عالية الجزيئية ذات الوزن الجزيئي من عشرة آلاف إلى عدة ملايين. جزيئات هذه المواد لها حجم الجزيئات الغروية، لذلك تسمى هذه الجزيئات بالجزيئات الكبيرة.
السمة الرئيسية للجسيمات الغروية هي صغر حجمها د: 1 نانومتر< d < 10мкм
1) غسيل الكلى.إن أبسط جهاز لغسيل الكلى - جهاز غسيل الكلى - عبارة عن كيس مصنوع من مادة شبه نفاذة (الكولوديون) يوضع فيه السائل الذي تم غسيله. يتم إنزال الكيس في وعاء به مذيب (ماء). من خلال تغيير المذيب بشكل دوري أو مستمر في جهاز غسيل الكلى، يمكن إزالة شوائب الإلكتروليتات والغير إلكتروليتات ذات الوزن الجزيئي المنخفض بشكل كامل تقريبًا من المحلول الغروي.
^2) التحليل الكهربائي- عملية غسيل الكلى يتم تسريعها بفعل التيار الكهربائي. يستخدم التحليل الكهربائي لتنقية المحاليل الغروية الملوثة بالكهرباء. إذا كان من الضروري تنقية المحاليل الغروية من الكهارل ذات الوزن الجزيئي المنخفض، فإن عملية التحليل الكهربائي غير فعالة. تختلف عملية غسيل الكلى الكهربائي قليلًا عن غسيل الكلى التقليدي.
^3) الترشيح الفائق- ترشيح المحاليل الغروية من خلال غشاء شبه منفذ يسمح بمرور وسط التشتت
شوائب منخفضة الوزن الجزيئي والاحتفاظ بجزيئات الطور المشتتة أو الجزيئات الكبيرة. لتسريع عملية الترشيح الفائق، يتم تنفيذها مع اختلاف الضغط على جانبي الغشاء: تحت فراغ أو
ضغط دم مرتفع.
الترشيح الفائق ليس أكثر من غسيل الكلى الذي يتم إجراؤه تحت الضغط
24) أنظمة التشتت الغروية الكارهة للماء.
الغرويات الكارهة للماء
الأنظمة المشتتة التي لا تتفاعل فيها المادة المشتتة مع الوسط المشتت (الماء). انظر المحبة للماء والكراهية للماء.
أنظمة متفرقة،تشكيلات من مرحلتين أو أكثر (أجسام) مع واجهة متطورة للغاية بينهما. في د. يتم توزيع مرحلة واحدة على الأقل - المرحلة المشتتة - على شكل جزيئات صغيرة (بلورات، خيوط، أفلام أو صفائح، قطرات، فقاعات) في المرحلة الأخرى المستمرة - وسط التشتت. د.س. وفقًا للخاصية الرئيسية - حجم الجسيمات أو (وهو نفسه) التشتت (يتم تحديده بواسطة نسبة المساحة الإجمالية لسطح الطور البيني إلى حجم الطور المشتت) - يتم تقسيمها إلى مشتتة بشكل خشن (منخفض) و أنظمة مشتتة بدقة (عالية) أو الغروية (الغرويات). في الأنظمة الخشنة، تتراوح أحجام الجسيمات من 10 إلى 4 سموما فوق في الغرويات - من 10 -4 -10 -5 إلى 10 -7 سم.
25) الرحلان الكهربائي والتناضح الكهربائي.
التناضح الكهربائي
تسمى الحركة الموجهة للسائل في جسم مسامي تحت تأثير فرق الجهد المطبق بالتناضح الكهربائي. خذ بعين الاعتبار، على سبيل المثال، الانزلاق التناضحي الكهربي للمحلول الكهربي في المسام الشعرية أو الغشائية. لنفترض على وجه اليقين أن الأيونات السالبة يتم امتصاصها على السطح وتكون ثابتة بلا حراك، وتشكل الأيونات الموجبة الجزء المنتشر من مؤسسة كهرباء لبنان. يتم توجيه المجال الخارجي E على طول السطح. تؤدي القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على أي عنصر عشوائي من الجزء المنتشر من EDL إلى حركة هذا العنصر على طول السطح. نظرًا لأن كثافة الشحنة في الجزء المنتشر من EDL F(x) تتغير اعتمادًا على المسافة إلى السطح x (الشكل 1)، فإن الطبقات المتحللة من الإلكتروليت السائل تتحرك بسرعات مختلفة. سيتم تحقيق الحالة الثابتة (سرعة التدفق الثابتة بمرور الوقت) عندما يتم تعويض القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على طبقة تعسفية من السائل بقوى المقاومة اللزجة الناشئة بسبب الاختلاف في سرعة حركة طبقات السائل الموجودة على مسافات مختلفة من السطح. قد تكون المعادلات الهيدروديناميكية التي تصف حركة السائل عند لزوجة ثابتة للسائل وثابت العزل الكهربائي إذا تم حلها بالضبط، فإن نتيجة الحل هي توزيع سرعة التدفق:
وهنا قيمة الجهد الكهربائي على مسافة من السطح، حيث تصبح سرعة تدفق المائع صفراً (ما يسمى بالمستوى المنزلق).
الكهربائي
تسمى الحركة الموجهة لجزيئات الطور المشتت تحت تأثير فرق الجهد المطبق بالرحلان الكهربائي.
إن الحركة الكهربية للجسيمات في المنحل بالكهرباء لها طبيعة مشابهة للتناضح الكهربائي: مجال كهربائي خارجي يجذب أيونات الجزء المتحرك من EDL، مما يجبر طبقات السائل المجاورة للجزيئات على التحرك بالنسبة لسطح الجسيمات. ومع ذلك، ونظرًا لضخامة حجم السائل وصغر حجم الجزيئات العالقة، فإن هذه الحركات تقل في حالة عدم وجود قوى خارجية إلى حركة الجسيم في السائل الساكن. بالنسبة للجسيمات غير الموصلة ذات السطح المسطح في الأنظمة ذات الجزء الرقيق المنتشر من EDL، تتزامن سرعة الرحلان الكهربي مع سرعة الانزلاق الكهربي التناضحي، المأخوذة بالعلامة المعاكسة. لإجراء الجسيمات الكروية، قد تكون سرعة الكهربائي تحسب بالمعادلة:
أين هي الموصلية الكهربائية للجسيم.
26) هيكل المذيلات من المحلول.
هيكل المذيلة الغروية
تتمتع الغرويات الكارهة للماء بطاقة سطحية عالية جدًا وبالتالي فهي غير مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية. وهذا يجعل من الممكن إجراء عملية عفوية لتقليل درجة تشتت الطور المشتت (أي دمج الجزيئات في مجاميع أكبر) - تخثر المحلول.ومع ذلك، فإن المواد الشمسية لديها القدرة الكامنة على الحفاظ على درجة التشتت - الاستقرار الجمعيوالذي يرجع، أولاً، إلى انخفاض الطاقة السطحية للنظام بسبب وجود طبقة كهربائية مزدوجة على سطح جزيئات الطور المشتت، وثانياً، إلى وجود معوقات حركية للتخثر في الشكل التنافر الكهروستاتيكي لجسيمات الطور المشتتة التي لها نفس الشحنة الكهربائية.
AgNO 3 + KI ––> AgI + KNO 3
27) تخثر المواد الكيميائية الكارهة للماء.
تتميز أنظمة التشتت الكارهة للماء بالثبات التجميعي الحركي، الذي يحدده معدل عملية التخثر. يتم تحديد حركية التخثر بواسطة معادلة سمولوتشوسكي:
أين هو العدد الإجمالي لجزيئات الطور المشتتة بمرور الوقت τ ;
العدد الأولي للجزيئات. - نصف وقت التخثر؛ ^ ك– معدل التخثر ثابت.
28) المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي. بناء. الذوبان والتورم
محاليل المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي (HMW)
المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي هي مواد ذات وزن جزيئي يتراوح من 10000 إلى عدة ملايين من وحدات الاتحاد الأفريقي.
يمكن أن تصل أبعاد جزيئات BMC في الحالة الممتدة إلى 1000 نانومتر، أي 1000 نانومتر. قابلة للمقارنة بأحجام الجسيمات في المحاليل الغروية والأنظمة الدقيقة غير المتجانسة.
نقطة غليان VMC أعلى بكثير من درجة حرارة التحلل، لذلك فهي موجودة، كقاعدة عامة، فقط في الحالة السائلة أو الصلبة
الجزيئات الكبيرة في اللولب هي تكوينات عملاقة تتكون من مئات وآلاف الذرات المرتبطة كيميائيًا ببعضها البعض.
يمكن تقسيم جميع اللوالب الرحمية حسب المنشأ إلى طبيعية، تتشكل أثناء التخليق الكيميائي الحيوي، وصناعية، يتم الحصول عليها بشكل مصطنع عن طريق البلمرة أو التكثيف المتعدد.
اعتمادا على هيكل سلسلة البوليمر، يتم تقسيم اللوالب إلى خطية، متفرعة ومكانية.
مثل المحاليل الحقيقية للمواد ذات الجزيئات المنخفضة، تتشكل محاليل HMC تلقائيًا وتكون مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية. هذا هو اختلافهم عن الأنظمة الغروية الكارهة للشعر. يرجع الاستقرار الديناميكي الحراري إلى وجود نسبة مناسبة من عوامل المحتوى الحراري والانتروبيا.
تتمتع مركبات VMC بعدد من الخصائص المميزة للأنظمة المشتتة: فهي قادرة على تكوين مواد زميلة يمكن مقارنتها بحجم جزيئات المحلول الملحي (1-100 نانومتر)، وتشتيت الضوء، وتعزيز تكوين المستحلبات والمعلقات والرغاوي، وتتميز عن طريق الانتشار والحركة البراونية. في الوقت نفسه، على عكس سولوفوبيك، لا يوجد تجانس في محاليل اللولب، أي. لا يوجد سطح بيني كبير.
الخاصية المحددة الفريدة للـ IUDs هي التورم عند التفاعل مع المذيب. يمكن أن يكون التورم محدودًا أو غير محدود. هذا الأخير يؤدي إلى حل البوليمر.
هناك عدد كبير من اللولب الرحمي الذي يتفكك في المحلول ليشكل أيونات عالية الوزن الجزيئي، ويطلق عليها اسم متعدد الأديكتروليتات. اعتمادًا على طبيعة مجموعات البوليمر، يمكن أن تكون الإلكتروليتات المتعددة كاتيونية وأنيونية ومذبذبة. يحتوي الأخير على مجموعتين حمضية وقاعدية. اعتمادا على الرقم الهيدروجيني للبيئة، فإنها تنفصل كأحماض أو قواعد. تسمى الحالة التي يتم فيها تعويض الشحنات الموجبة والسالبة في جزيء البروتين بالكهرباء التساويية، وتسمى قيمة الرقم الهيدروجيني التي ينتقل عندها الجزيء إلى الحالة الكهربية بالنقطة الكهربية للبروتين (IPP).
هناك طريقتان معروفتان لإنتاج أنظمة التفريق. في أحدهما، يتم طحن المواد الصلبة والسائلة جيدًا (مشتتة) في وسط تشتت مناسب، وفي الآخر، يحدث تكوين جزيئات مرحلة التشتت من جزيئات أو أيونات فردية.
تسمى طرق إنتاج الأنظمة المشتتة عن طريق طحن الجزيئات الأكبر حجمًا بالتشتت. تسمى الطرق المعتمدة على تكوين الجزيئات نتيجة التبلور أو التكثيف بالتكثيف.
طرق التشتت
تجمع هذه المجموعة من الطرق، أولاً وقبل كل شيء، الطرق الميكانيكية التي يحدث فيها التغلب على القوى بين الجزيئات وتجميع الطاقة السطحية الحرة أثناء عملية التشتت بسبب العمل الميكانيكي الخارجي على النظام. ونتيجة لذلك، يتم سحق الأجسام الصلبة أو تآكلها أو سحقها أو تقسيمها، وهذا أمر نموذجي ليس فقط في الظروف المختبرية أو الصناعية، ولكن أيضًا لعمليات التشتت التي تحدث في الطبيعة (نتيجة سحق وتآكل الصخور الصلبة تحت تأثير الأمواج). القوى، وظواهر المد والجزر، وعمليات التجوية والترشيح، وما إلى ذلك).
في الظروف المختبرية والصناعية، يتم تنفيذ العمليات قيد النظر في الكسارات وأحجار الرحى والمطاحن ذات التصاميم المختلفة. مطاحن الكرة هي الأكثر شيوعا. وهي عبارة عن أسطوانات دوارة مجوفة يتم تحميل المواد المكسرة فيها وكرات الفولاذ أو السيراميك. عندما تدور الأسطوانة، تتدحرج الكرات، مما يؤدي إلى كشط المادة التي يتم سحقها. يمكن أن يحدث التقطيع أيضًا نتيجة لتأثيرات الكرة. تنتج المطاحن الكروية أنظمة تكون أحجام جزيئاتها ضمن نطاق واسع إلى حد ما: من 2 - 3 إلى 50 - 70 ميكرون. يمكن ضبط الأسطوانة المجوفة ذات الكرات في حركة تذبذبية دائرية، مما يعزز التكسير المكثف للمواد المحملة تحت تأثير الحركة المعقدة لأجسام الطحن. هذا الجهاز يسمى مطحنة الاهتزاز.
يتم تحقيق التشتت الدقيق في المطاحن الغروية ذات التصميمات المختلفة، والتي يعتمد مبدأ تشغيلها على تطوير قوى الكسر في التعليق أو المستحلب تحت تأثير قوة الطرد المركزي في فجوة ضيقة بين الجزء الدوار الذي يدور بسرعة عالية والجزء الثابت الجهاز - الجزء الثابت. تتعرض الجسيمات الكبيرة المعلقة لقوة كسر كبيرة وبالتالي تتشتت. يظهر الشكل 1 نوع مطحنة الغروانية المستخدمة على نطاق واسع اليوم. 1 (انظر الملحق). تتكون هذه المطحنة من دوار، وهو عبارة عن قرص مخروطي 1، يجلس على عمود 2، وعضو ساكن 3. يتم دفع الدوار إلى الدوران بواسطة محرك خاص ذو موقع رأسي، يؤدي عادة حوالي 9000 دورة في الدقيقة. يتم طحن أسطح العمل للعضو الدوار والجزء الثابت 4 مع بعضها البعض ويبلغ سمك الفجوة بينهما حوالي 0.05 مم. يتم صب المعلق الخشن في الطاحونة من خلال الأنبوب 5 تحت القرص الدوار بواسطة قوة الطرد المركزي الناتجة نتيجة دوران الدوار، ويتم دفعه من خلال الفتحة ثم يتم إزالته من الطاحونة من خلال الأنبوب 6. عندما يمر السائل في على شكل طبقة رقيقة من خلال الفتحة، تواجه الجزيئات المعلقة في السائل قوى قص كبيرة ويتم سحقها. تعتمد درجة تشتت النظام الناتج على سمك الفجوة وسرعة دوران الدوار: كلما كانت الفجوة أصغر وكلما زادت السرعة، زادت قوة القص، وبالتالي زاد التشتت.
يمكن تحقيق التشتت العالي عن طريق التشتت بالموجات فوق الصوتية. يرتبط التأثير المشتت للموجات فوق الصوتية بالتجويف - وهو تكوين وإغلاق التجاويف في السائل. ويصاحب صدم التجاويف ظهور موجات صدمة التجويف التي تدمر المادة. لقد ثبت تجريبياً أن التشتت يعتمد بشكل مباشر على تردد الاهتزازات فوق الصوتية. يكون التشتت بالموجات فوق الصوتية فعالاً بشكل خاص إذا كانت المادة مطحونة جيدًا مسبقًا. تتميز المستحلبات التي تم الحصول عليها بطريقة الموجات فوق الصوتية بتوحيد أحجام الجسيمات في الطور المشتت.
تشمل الطرق المشتتة لإنتاج المحلول الملحي طريقة بريديج، التي تعتمد على تكوين قوس فلطي بين أقطاب كهربائية من معدن مشتت يوضع في الماء. جوهر الطريقة هو رش المعدن الكهربائي في القوس، وكذلك تكثيف الأبخرة المعدنية المتكونة عند درجات حرارة عالية. ولذلك فإن الطريقة الكهربائية تجمع بين مميزات طريقتي التشتت والتكثيف. تم اقتراح طريقة الرش الكهربائي بواسطة بريديج في عام 1898. وقد شمل بريديج مقياس التيار الكهربائي ومتغير متغير واثنين من الأقطاب الكهربائية المعدنية القابلة للتشتت في دائرة تيار مباشر بقوة 5-10 أمبير وجهد 30-110 فولت. قام بغمر الأقطاب الكهربائية في وعاء من الماء، تم تبريده من الخارج بالثلج. يظهر الشكل التخطيطي للجهاز الذي تستخدمه Bredig في الشكل. 2 (انظر الملحق). عندما يمر التيار عبر الأقطاب الكهربائية بينهما تحت الماء، يحدث قوس كهربائي. في هذه الحالة، تتشكل سحابة من المعدن شديد التشتت بالقرب من الأقطاب الكهربائية. للحصول على محلول ملحي أكثر استقرارًا، من المستحسن إدخال آثار إلكتروليتات مثبتة، مثل هيدروكسيدات الفلزات القلوية، في الماء الذي تكون فيه الأقطاب الكهربائية مغمورة.
والأكثر عمومية هي طريقة سفيدبرج، التي تستخدم التفريغ التذبذبي عالي الجهد، مما يتسبب في قفز الشرارة بين الأقطاب الكهربائية. يمكن استخدام هذه الطريقة للحصول ليس فقط على المواد الهيدروسولية، ولكن أيضًا على المواد العضوية من المعادن المختلفة.
عند التكسير والطحن، يتم تدمير المواد في المقام الأول في أماكن عيوب القوة (الشقوق الكبيرة والصغيرة). لذلك، مع تقدم عملية الطحن، تزداد قوة الجزيئات، والتي تستخدم عادةً لإنشاء مواد أقوى. وفي الوقت نفسه، تؤدي زيادة قوة المواد أثناء سحقها إلى استهلاك كبير للطاقة لمزيد من التشتت. يمكن تسهيل تدمير المواد باستخدام تأثير Rehbinder - وهو انخفاض امتصاص قوة المواد الصلبة. يتكون هذا التأثير من تقليل الطاقة السطحية بمساعدة المواد الخافضة للتوتر السطحي، مما يؤدي إلى تشوه وتدمير المادة الصلبة بشكل أسهل. مثل هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي، والتي تسمى في هذه الحالة مخفضات الصلابة، يمكن استخدامها، على سبيل المثال، المعادن السائلة لتدمير المعادن الصلبة، والمواد العضوية لتقليل قوة البلورات العضوية المفردة. تتميز مخفضات الصلابة بكميات صغيرة تسبب تأثير Rebinder وخصوصية العمل. تساعد المواد المضافة التي تبلل المادة الوسط على اختراق العيوب، وبمساعدة القوى الشعرية، تسهل أيضًا تدمير المادة الصلبة. لا تساهم المواد الخافضة للتوتر السطحي في تدمير المادة فحسب، بل تعمل أيضًا على تثبيت الحالة المشتتة، حيث أنها من خلال تغطية سطح الجزيئات، فإنها تمنعها من الالتصاق ببعضها البعض أو الاندماج (بالنسبة للسوائل). وهذا يساعد أيضًا على تحقيق حالة شديدة التشتت.
باستخدام طرق التشتت، عادة لا يكون من الممكن تحقيق تشتت عالي جدًا. يتم الحصول على الأنظمة ذات أحجام الجسيمات من 10-6 إلى 10-7 سم عن طريق طرق التكثيف.
نظام متفرق بيئة متجانسة
