【سؤال يومي】مبادئ الهندسة الكيميائية 337: ترسيب المواد الكولويدية في الماء (9 مارس)

الجواب: 1. نظرًا لأن الكولويدات من نفس النوع تحمل شحنة متشابهة، فإن هناك قوة طرد كهربائية بينها، مما يؤدي إلى ابتعادها عن بعضها البعض عند التقاءها. 2. بسبب عملية التذاؤب (حيث ترتبط الأيونات الموجودة على سطح الكولويد مع جزيئات الماء لتشكيل طبقة من الماء)، يوجد طبقة من جزيئات الماء تحيط بسطح الكولويد بإحكام، مما يمنع اتصال جزيئات الكولويد ببعضها البعض.

جزيئات الكولويد في الماء هي جسيمات دقيقة بحجم يتراوح بين 10⁻⁴ و10⁻¹⁰ مم، وهي مستقرة للغاية في الماء ولا تسقط بسهولة. سرعة ترسبه الطبيعي هي 0.154×10-6 مم في الثانية الواحدة فقط، ويحتاج لترسب مسافة 1 متر إلى 200 عام: وذلك لأن جزيئات الكولويد عادةً ما تتكون عند ترسب مواد غير قابلة للذوبان من المحاليل المائية، وعندما تتجمع العديد من الأيونات أو الجزيئات لتصل إلى كمية معينة، فإن سطح هذه الجزيئات يكتسب قدرة امتصاص، مما يسمح له بامتصاص العديد من الأيونات الموجودة في الماء، أو قد ينتج عن تأين سطح الجزيئات العديد من الأيونات، مما يجعل سطح الجزيئات مشحونًا كهربائيًا. وبالتالي: (1) تحمل الجسيمات الكولويدية من نفس النوع شحنة كهربائية مماثلة، ولذلك يحدث بينها تنافر كهربائي، مما يمنع اتصال هذه الجسيمات ببعضها البعض والتصاقها، وبالتالي تظل في حالتها الجسيمية ومعلقة في الماء ； (2) يوجد أيضًا طبقة من جزيئات الماء تحيط بسطح الجسيمات الهلامية بإحكام، وتعمل هذه الطبقة المائية على منع وعزل الجسيمات الهلامية عن بعضها البعض، مما يسمح للجسيمات بالحفاظ على حالتها المستقرة أثناء الحركة الحرارية، دون أن تلتصق ببعضها البعض، وبالتالي تظل معلقة في الماء. بسبب السببين المذكورين أعلاه، يصعب على الجسيمات المتناوبة في الماء أن تستقر بشكل طبيعي.

جزيئات الكولويد في الماء هي جسيمات بحجم يتراوح بين 10-4 و10-6 مم، وهي مستقرة للغاية في الماء ولا تسقط بسهولة

١. تحمل المستحلبات شحنة متشابهة تؤدي إلى تنافر بينها وصعوبة في ترسبها. 2. يوجد حول الكولويد طبقة رقيقة من جزيئات الماء تعمل كطبقة واقية، وتساهم هذه الطبقة في منع اتصال جزيئات الكولويد ببعضها البعض. وبذلك، تظل جزيئات الكولويد في حالة مستقرة أثناء حركتها الحرارية، دون أن تلتصق ببعضها، وتظل معلقة في الماء

جزيئات الكولويد في الماء هي جزيئات بحجم يتراوح بين 0.001 ميكرومتر و0.1 ميكرومتر، وهي مستقرة للغاية في الماء ولا تسقط بسهولة.

جزيئات الكولويد في الماء هي جسيمات دقيقة بحجم يتراوح بين 10⁻⁴ و10⁻¹⁰ مم، وهي مستقرة للغاية في الماء ولا تسقط بسهولة. سرعة ترسبه الطبيعية هي 0.154×10-6 مم في الثانية الواحدة فقط، ويحتاج لترسب مسافة 1 متر إلى 200 عام: وذلك لأن جزيئات الكولويد عادةً ما تتكون عند ترسب مواد غير قابلة للذوبان من المحاليل المائية، حيث تتجمع العديد من الأيونات أو الجزيئات لتصل إلى كمية معينة، مما يؤدي إلى ظهور قدرة امتصاص على سطح هذه الجزيئات، وبالتالي يمكنها امتصاص العديد من الأيونات الموجودة في الماء، أو قد يحدث تأين على سطح الجزيئات مما ينتج عنه العديد من الأيونات، وبذلك يصبح سطح الجزيئات مشحونًا كهربائيًا. وبالتالي: (1) تحمل الجسيمات الكولويدية من نفس النوع شحنة كهربائية مماثلة، ولذلك يحدث بينها تنافر كهربائي، مما يمنع اتصال هذه الجسيمات ببعضها البعض والتصاقها، وبالتالي تظل في حالتها الجسيمية ومعلقة في الماء ； (2) يوجد أيضًا طبقة من جزيئات الماء تحيط بسطح الجسيمات الهلامية بإحكام، وتعمل هذه الطبقة المائية على منع وعزل الجسيمات الهلامية عن بعضها البعض، مما يسمح للجسيمات بالحفاظ على حالتها المستقرة أثناء الحركة الحرارية، دون أن تلتصق ببعضها البعض، وبالتالي تظل معلقة في الماء. للسببين المذكورين أعلاه، يصعب على الجسيمات المتناوبة في الماء أن تستقر بشكل طبيعي.

لماذا لا تستقر الجسيمات المعلقة في الماء بسهولة؟ جزيئات الكولويد في الماء هي جزيئات بحجم يتراوح بين 0.001 ميكرومتر و0.1 ميكرومتر، وهي مستقرة للغاية في الماء ولا تسقط بسهولة. سرعة ترسبه الطبيعية هي 0.154×10-3 ميكرومتر في الثانية فقط، ويستغرق الترسب لمسافة متر واحد حوالي 200 عام. وذلك لأن جزيئات الكولويد عادةً ما تتكون عندما تترسب المواد غير القابلة للذوبان من المحاليل المائية، وعندما يتجمع عدد كبير من الأيونات أو الجزيئات، فإن سطح الجزيئات الناتجة يكتسب قدرة امتصاص، مما يسمح له بامتصاص العديد من الأيونات الموجودة في الماء. أو قد ينتج عن تأين سطح الجسيمات العديد من الأيونات، مما يمنح سطح الجسيمات خاصية التشحن. وبالتالي: (1) تحمل الجسيمات الكولويدية من نفس النوع شحنة كهربائية مماثلة، ولذلك يحدث رفض بين جسيمات نفس النوع، مما يمنع اتصال هذه الجسيمات ببعضها البعض والتصاقها، وبالتالي تظل في حالتها الجسيمية معلقة في الماء ； (2) يوجد أيضًا طبقة من جزيئات الماء تحيط بسطح جزيئات الغراء بإحكام، وتعمل هذه الطبقة المائية على منع وعزل اتصال جزيئات الغراء ببعضها البعض، مما يسمح لجزيئات الغراء بالحفاظ على استقرارها أثناء الحركة الحرارية، دون أن تتلاصق مع بعضها البعض، وبالتالي تظل معلقة في الماء. لهذين السببين، يصعب على جزيئات الكولويد الموجودة في الماء أن تستقر فيه بشكل طبيعي.

نظرًا لأن الجسيمات الكولويدية تحمل شحنة، ولأن جزيئات الماء لها خاصية القطبية، فإن جزيئات الماء تنجذب بشكل موجه نحو محيط الجسيمات الكولويدية، مما يؤدي إلى تكوين طبقة من الماء حولها. تتمتع طبقة الترطيب بترتيب موجه، وعندما تقترب الجزيئات اللاصقة من بعضها، تتعرض طبقة الترطيب للضغط والتشوه. وبسبب الرغبة في استعادة الترتيب الموجه الأصلي، تظهر طبقة الترطيب خصائص مرنة، مما يشكل عائقًا أمام اقتراب الجزيئات اللاصقة من بعضها، وبالتالي يمنع تجمعها معًا وترسبها.

لماذا لا تستقر الجسيمات المعلقة في الماء بسهولة؟ جزيئات الكولويد في الماء هي جزيئات بحجم يتراوح بين 0.001 ميكرومتر و0.1 ميكرومتر، وهي مستقرة للغاية في الماء ولا تسقط بسهولة. سرعة ترسبه الطبيعية هي 0.154×10-3 ميكرومتر في الثانية فقط، ويستغرق الترسب لمسافة متر واحد حوالي 200 عام. وذلك لأن جزيئات الكولويد عادةً ما تتكون عندما تترسب المواد غير القابلة للذوبان من المحاليل المائية، وعندما يتجمع عدد كبير من الأيونات أو الجزيئات، فإن سطح الجزيئات الناتجة يكتسب قدرة امتصاص، مما يسمح له بامتصاص العديد من الأيونات الموجودة في الماء. أو قد ينتج عن تأين سطح الجسيمات العديد من الأيونات، مما يمنح سطح الجسيمات خاصية التشحن. وبالتالي: (1) تحمل الجسيمات الكولويدية من نفس النوع شحنة كهربائية مماثلة، ولذلك يحدث رفض بين جسيمات نفس النوع، مما يمنع اتصال هذه الجسيمات ببعضها البعض والتصاقها، وبالتالي تظل في حالتها الجسيمية معلقة في الماء ； (2) يوجد أيضًا طبقة من جزيئات الماء تحيط بسطح جزيئات الغراء بإحكام، وتعمل هذه الطبقة المائية على منع وعزل اتصال جزيئات الغراء ببعضها البعض، مما يسمح لجزيئات الغراء بالحفاظ على استقرارها أثناء الحركة الحرارية، دون أن تتلاصق مع بعضها البعض، وبالتالي تظل معلقة في الماء. لهذين السببين، فإن جزيئات الكولويد الموجودة في الماء تظل معلقة فيه ولا تستطيع الغرق بشكل طبيعي