أنظمة التشتت. أنظمة وحلول متفرقة

يمكن أن يتكون كل من وسط التشتت والمرحلة المشتتة من مواد في حالات تجميع مختلفة. اعتمادًا على مجموعة حالات وسط التشتت والطور المشتت، يمكن تمييز ثمانية أنواع من هذه الأنظمة

تصنيف الأنظمة المتفرقة حسب حالة التجميع

وسط مشتت	مرحلة متفرقة	أمثلة على بعض أنظمة التشتيت الطبيعية والمنزلية
	سائل	الضباب والغاز المصاحب لقطرات الزيت وخليط المكربن ​​في محركات السيارات (قطرات البنزين في الهواء)
صلب	الغبار في الهواء، الدخان، الضباب الدخاني، السيموم (العواصف الترابية والرملية)
سائل		المشروبات الغازية، حمام الفقاعات
سائل	الوسائط السائلة للجسم (بلازما الدم، اللمف، العصارات الهضمية)، المحتويات السائلة للخلايا (السيتوبلازم، الكاريوبلازم)
صلب	الهلام، الهلام، المواد اللاصقة، الطمي النهري أو البحري المعلق في الماء، مدافع الهاون
صلب		قشرة ثلجية تحتوي على فقاعات هواء، تربة، أقمشة نسيجية، طوب وسيراميك، مطاط رغوي، شوكولاتة غازية، مساحيق
سائل	التربة الرطبة والمنتجات الطبية والتجميلية (المراهم والماسكارا وأحمر الشفاه وغيرها)
صلب	الصخور والزجاج الملون وبعض السبائك

أيضًا، كميزة تصنيف، يمكننا التمييز بين مفهوم مثل حجم جزيئات النظام المشتت:

• - متناثرة بشكل خشن (> 10 ميكرون): حبيبات السكر، التربة، الضباب، قطرات المطر، الرماد البركاني، الصهارة، الخ.
• - متوسطة الدقة (0.1-10 ميكرون): كريات الدم الحمراء في الدم البشري، الإشريكية القولونية، إلخ.

جل معلق مستحلب مشتت

• - شديدة الانتشار (1-100 نانومتر): فيروس الأنفلونزا، الدخان، التعكر في المياه الطبيعية، المواد الشمسية المستخرجة صناعياً مواد مختلفة، المحاليل المائية للبوليمرات الطبيعية (الزلال، الجيلاتين، الخ)، الخ.
• - حجم النانو (1-10 نانومتر): جزيء الجليكوجين، المسام الدقيقة للفحم، المواد المعدنية التي يتم الحصول عليها في وجود الجزيئات مادة عضويةوالحد من نمو الجسيمات وأنابيب الكربون النانوية والأسلاك النانوية المغناطيسية المصنوعة من الحديد والنيكل وغيرها.

الأنظمة المشتتة بشكل خشن: المستحلبات، المعلقات، الأيروسولات

بناءً على حجم جزيئات المادة التي تشكل الطور المشتت، يتم تقسيم الأنظمة المشتتة إلى أنظمة خشنة ذات أحجام جسيمية تزيد عن 100 نانومتر ومتناثرة بشكل ناعم بأحجام جسيمية من 1 إلى 100 نانومتر. إذا تم تجزئة المادة إلى جزيئات أو أيونات يقل حجمها عن 1 نانومتر، يتم تشكيل نظام متجانس - محلول. المحلول متجانس، ولا يوجد واجهة بين الجزيئات والوسط، وبالتالي فهو لا ينتمي إلى أنظمة التشتت. تنقسم الأنظمة المشتتة بشكل خشن إلى ثلاث مجموعات: المستحلبات والمعلقات والهباء الجوي.

المستحلبات عبارة عن أنظمة مشتتة تحتوي على وسط تشتت سائل وطور مشتت سائل.

ويمكن أيضًا تقسيمها إلى مجموعتين: 1) قطرات مباشرة من سائل غير قطبي في بيئة قطبية (زيت في الماء)؛ 2) عكس (الماء في الزيت). إن التغير في تركيبة المستحلبات أو المؤثرات الخارجية يمكن أن يؤدي إلى تحول المستحلب المباشر إلى مستحلب عكسي والعكس صحيح. ومن أمثلة المستحلبات الطبيعية الأكثر شهرة الحليب (مستحلب مباشر) والزيت (مستحلب عكسي). المستحلب البيولوجي النموذجي هو قطرات الدهون في اللمف.

ومن المستحلبات المعروفة في الممارسة البشرية سوائل القطع والمواد البيتومينية والمبيدات الحشرية والأدوية ومستحضرات التجميل، المنتجات الغذائية. على سبيل المثال، في الممارسة الطبية، تستخدم مستحلبات الدهون على نطاق واسع لتوفير الطاقة للجسم الجائع أو الضعيف من خلال التسريب في الوريد. للحصول على هذه المستحلبات، يتم استخدام زيوت الزيتون وبذور القطن وفول الصويا. في التكنولوجيا الكيميائية، يتم استخدام بلمرة المستحلب على نطاق واسع باعتبارها الطريقة الرئيسية لإنتاج المطاط والبوليسترين وخلات البولي فينيل وما إلى ذلك. المعلقات عبارة عن أنظمة خشنة ذات طور مشتت صلب ووسيط تشتت سائل.

عادةً ما تكون جزيئات المرحلة المشتتة من التعليق كبيرة جدًا بحيث تستقر تحت تأثير الجاذبية - الرواسب. الأنظمة التي يحدث فيها الترسيب ببطء شديد بسبب الاختلاف البسيط في كثافة الطور المشتت ووسط التشتت تسمى أيضًا بالتعليقات. من الناحية العملية، تعتبر معلقات البناء المهمة هي مواد التبييض ("حليب الليمون")، ودهانات المينا، ومعلقات البناء المختلفة، على سبيل المثال تلك التي تسمى "ملاط الأسمنت". تشمل المعلقات أيضًا الأدوية، على سبيل المثال المراهم السائلة - المراهم. وتتكون مجموعة خاصة من أنظمة مشتتة بشكل خشن، يكون فيها تركيز الطور المشتت مرتفعا نسبيا مقارنة بتركيزه المنخفض في المعلقات. تسمى هذه الأنظمة المتفرقة المعاجين. على سبيل المثال، معروف لك من الحياة اليوميةطب الأسنان، مستحضرات التجميل، النظافة، الخ.

الهباء الجوي عبارة عن أنظمة مشتتة بشكل خشن حيث يكون وسط التشتت هو الهواء، ويمكن أن يكون الطور المشتت عبارة عن قطرات سائلة (السحب أو أقواس قزح أو مثبتات الشعر أو مزيل العرق المنطلق من العلبة) أو جزيئات مادة صلبة (سحابة الغبار، الإعصار)

الأنظمة الغروية - تصل أحجام الجزيئات الغروية فيها إلى 100 نانومتر. تخترق هذه الجزيئات بسهولة مسام المرشحات الورقية، لكنها لا تخترق المسام الأغشية البيولوجيةالنباتات والحيوانات. نظرًا لأن الجسيمات الغروية (Micelles) لها شحنة كهربائية وتذيب الأصداف الأيونية، مما يجعلها معلقة، فقد لا تترسب لفترة طويلة. من الأمثلة الصارخة على النظام الغروي محاليل الجيلاتين والألبومين والصمغ العربي والمحاليل الغروية من الذهب والفضة.

تحتل الأنظمة الغروية موقعًا متوسطًا بين الأنظمة الخشنة والحلول الحقيقية. فهي منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة. التربة والطين والمياه الطبيعية والعديد من المعادن ومنها بعضها الأحجار الكريمة- كل هذه أنظمة غروانية.

هناك مجموعتان من المحاليل الغروية: السائلة (المحاليل الغروية - المواد الهلامية) والشبيهة بالهلام (الجيلي - المواد الهلامية).

معظم السوائل البيولوجية للخلية (السيتوبلازم المذكور بالفعل، والعصير النووي - الكاريوبلازم، ومحتويات الفجوات) والكائن الحي ككل هي محاليل غروانية (sols). ترتبط جميع العمليات الحيوية التي تحدث في الكائنات الحية بالحالة الغروية للمادة. يوجد في كل خلية حية بوليمرات حيوية ( الأحماض النووية، البروتينات، الجليكوزامينوجليكان، الجليكوجين) على شكل أنظمة متفرقة.

المواد الهلامية هي أنظمة غروانية تشكل فيها جزيئات الطور المشتت بنية مكانية.

يمكن أن تكون المواد الهلامية: طعام - مربى البرتقال، أعشاب من الفصيلة الخبازية، لحم جيلي، جيلي؛ البيولوجية - الغضاريف والأوتار والشعر والأنسجة العضلية والأعصاب وأجسام قنديل البحر. مستحضرات التجميل - جل الاستحمام والكريمات. الطبية - الأدوية والمراهم. المعدنية - اللؤلؤ، العقيق، العقيق، العقيق الأبيض.

الأنظمة الغروية لها أهمية كبيرة في علم الأحياء والطب. يتضمن تكوين أي كائن حي مواد صلبة وسائلة وغازية لها علاقة معقدة بالبيئة. مع نقطة كيميائيةمن وجهة نظرنا، فإن الكائن الحي ككل عبارة عن مجمع معقد للعديد من الأنظمة الغروية.

السوائل البيولوجية (الدم، البلازما، اللمف، السائل النخاعي، وما إلى ذلك) هي أنظمة غروانية تكون فيها المركبات العضوية مثل البروتينات والكولسترول والجليكوجين وغيرها الكثير في حالة غروانية. لماذا تعطيه الطبيعة مثل هذا التفضيل؟ ترجع هذه الميزة في المقام الأول إلى حقيقة أن المادة الموجودة في الحالة الغروية لها واجهة كبيرة بين المراحل، مما يساهم في تحسين التفاعلات الأيضية.

أمثلة على أنظمة التشتت الطبيعية والاصطناعية. المعادن والصخور كمخاليط طبيعية

كل الطبيعة المحيطة بنا - الكائنات الحية الحيوانية والنباتية، والغلاف المائي والغلاف الجوي، قشرة الأرضوباطن الأرض عبارة عن مجموعة معقدة من العديد من الأنواع المتنوعة والمختلفة من الأنظمة الخشنة والغروانية. إن غيوم كوكبنا هي نفس الكائنات الحية مثل كل الطبيعة المحيطة بنا. إنها ذات أهمية كبيرة للأرض، لأنها قنوات معلومات. بعد كل شيء، تتكون السحب من مادة شعرية من الماء، والماء، كما تعلمون، هو وسيلة تخزين جيدة للغاية للمعلومات. تؤدي دورة المياه في الطبيعة إلى حقيقة أن المعلومات حول حالة الكوكب ومزاج الناس تتراكم في الغلاف الجوي، وتتحرك مع السحب في جميع أنحاء مساحة الأرض بأكملها. خلق مذهل للطبيعة - السحب التي تمنح الناس الفرح والمتعة الجمالية وببساطة الرغبة في النظر إلى السماء أحيانًا.

يمكن أن يكون الضباب أيضًا مثالاً على نظام التشتت الطبيعي، وتراكم الماء في الهواء، عندما تتشكل منتجات تكثيف صغيرة من بخار الماء (عند درجة حرارة هواء أعلى من 10 درجات - قطرات صغيرة من الماء، عند درجة حرارة 10 درجات..؟). 15° - خليط من قطرات الماء وبلورات الجليد عند درجة حرارة أقل من 15° - بلورات ثلج تتلألأ في أشعة الشمس أو في ضوء القمر والفوانيس). عادة ما تكون رطوبة الهواء النسبية أثناء الضباب قريبة من 100٪ (على الأقل تتجاوز 85-90٪). ومع ذلك، في حالة الصقيع الشديد (؟ 30 درجة وأقل) في المناطق المأهولة بالسكان، في محطات السكك الحديدية والمطارات، يمكن ملاحظة الضباب عند أي رطوبة هواء نسبية (حتى أقل من 50٪) - بسبب تكثيف بخار الماء المتكون أثناء احتراق الوقود. (في المحركات والأفران وغيرها) ويتم إطلاقها في الغلاف الجوي من خلال أنابيب العادم والمداخن.

تتراوح المدة المستمرة للضباب عادةً من عدة ساعات (وأحيانًا نصف ساعة إلى ساعة) إلى عدة أيام، خاصة في موسم البرد.

يمنع الضباب التشغيل الطبيعي لجميع أنواع النقل (خاصة الطيران)، لذا فإن توقعات الضباب لها أهمية اقتصادية كبيرة.

مثال على نظام التفريق المعقد هو الحليب، الرئيسي عناصروهي (باستثناء الماء) الدهون والكازين وسكر الحليب. ويكون الدهن على شكل مستحلب وعندما يقف الحليب يرتفع تدريجياً إلى الأعلى (القشدة). يتم احتواء الكازين على شكل محلول غرواني ولا يتم إطلاقه تلقائيًا، ولكن يمكن ترسيبه بسهولة (على شكل جبن قريش) عندما يتم تحمض الحليب، على سبيل المثال، بالخل. في الظروف الطبيعية، يتم إطلاق الكازين عندما يحمض الحليب. وأخيرًا، يكون سكر الحليب على شكل محلول جزيئي ولا يتم تحريره إلا عندما يتبخر الماء.

تذوب العديد من الغازات والسوائل والمواد الصلبة في الماء. يذوب السكر وملح الطعام بسهولة في الماء؛ ثاني أكسيد الكربون والأمونيا والعديد من المواد الأخرى، عند اصطدامها بالماء، تدخل في المحلول وتفقد حالة التجميع السابقة. يمكن عزل المذاب من المحلول بطريقة معينة. إذا تبخرت الحل ملح الطعامفيبقى الملح على شكل بلورات صلبة.

عندما تذوب المواد في الماء (أو مذيب آخر)، يتم تشكيل نظام موحد (متجانس). وبالتالي، فإن الحل هو نظام متجانس يتكون من عنصرين أو أكثر. يمكن أن تكون الحلول سائلة وصلبة وغازية. تشمل المحاليل السائلة، على سبيل المثال، محلول السكر أو ملح الطعام في الماء، والكحول في الماء، وما شابه ذلك. تشمل المحاليل الصلبة لمعدن في آخر السبائك: النحاس عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك، والبرونز عبارة عن سبيكة من النحاس والقصدير، وما شابه. المادة الغازية هي الهواء أو أي خليط من الغازات.

أنظمة متفرقة

المواد النقية نادرة جدًا في الطبيعة. يمكن أن تشكل مخاليط المواد المختلفة في حالات التجميع المختلفة أنظمة غير متجانسة ومتجانسة - أنظمة وحلول مشتتة.
متفرقة تسمى الأنظمة غير المتجانسة حيث يتم توزيع مادة واحدة على شكل جزيئات صغيرة جدًا بالتساوي في حجم مادة أخرى.
تسمى المادة التي توجد بكميات أقل وتتوزع في حجم آخر مرحلة متفرقة . قد تتكون من عدة مواد.
تسمى المادة الموجودة بكميات أكبر والتي يتم في حجمها توزيع الطور المشتت وسط التشتت . هناك واجهة بينها وبين جزيئات الطور المشتت، لذلك تسمى الأنظمة المشتتة غير متجانسة (غير متجانسة).
يمكن تمثيل كل من وسط التشتت والمرحلة المشتتة بمواد في حالات تجميع مختلفة - صلبة وسائلة وغازية.
اعتمادًا على مزيج الحالة الإجمالية لوسط التشتت والمرحلة المشتتة، يمكن تمييز 9 أنواع من هذه الأنظمة.

بناءً على حجم جسيمات المواد التي تشكل الطور المشتت، يتم تقسيم الأنظمة المشتتة إلى مشتتة خشنة (معلقات) بأحجام جسيمات تزيد عن 100 نانومتر ومشتتة ناعمًا (محاليل غروية أو أنظمة غروانية) بأحجام جسيمات من 100 إلى 1 نانومتر. إذا تم تجزئة المادة إلى جزيئات أو أيونات يقل حجمها عن 1 نانومتر، يتم تشكيل نظام متجانس - محلول. إنه متجانس (متجانس)، ولا يوجد واجهة بين الجزيئات والوسط.

إن التعرف السريع على الأنظمة والحلول المتفرقة يوضح مدى أهميتها في الحياة اليومية وفي الطبيعة.

احكم بنفسك: لولا طمي النيل لما قامت الحضارة العظيمة لمصر القديمة. بلا ماء ولا هواء الصخورولن تكون المعادن موجودة على الإطلاق، الكوكب الحي - بيتنا المشترك - الأرض؛ بدون الخلايا لن يكون هناك الكائنات الحيةإلخ.

تصنيف أنظمة وحلول التشتت

تعليق

تعليق - هذه أنظمة مشتتة يزيد فيها حجم جسيم الطور عن 100 نانومتر. هذه أنظمة غير شفافة، يمكن رؤية جزيئاتها الفردية بالعين المجردة. يتم فصل الطور المشتت ووسط التشتت بسهولة عن طريق الترسيب. وتنقسم هذه الأنظمة إلى:
1) المستحلبات (كل من الوسط والطور سوائل غير قابلة للذوبان في بعضها البعض). هذه هي الدهانات المعروفة بالحليب واللمف والدهانات المائية وما إلى ذلك ؛
2) تعليق (الوسط سائل، والطور مادة صلبة غير قابلة للذوبان فيه). هذه هي حلول البناء (على سبيل المثال، "حليب الليمون" لتبييض)، والأنهار والبحر الطمي المعلق في الماء، والتعليق الحي للكائنات الحية المجهرية في مياه البحر - العوالق، التي تتغذى عليها الحيتان العملاقة، وما إلى ذلك؛
3) الهباء الجوي - معلقات في الغاز (على سبيل المثال، في الهواء) من جزيئات صغيرة من السوائل أو المواد الصلبة. التمييز بين الغبار والدخان والضباب. النوعان الأولان من الهباء الجوي عبارة عن معلقات من الجسيمات الصلبة في الغاز (الجزيئات الأكبر حجمًا في الغبار)، أما الأخير فهو عبارة عن معلقات من قطيرات صغيرة من السائل في الغاز. على سبيل المثال، الهباء الجوي الطبيعي: الضباب، السحب الرعدية - تعليق قطرات الماء في الهواء، الدخان - جزيئات صلبة صغيرة. والضباب الدخاني الذي يخيم على أكبر مدن العالم هو أيضًا هباء ذو ​​مرحلة مشتتة صلبة وسائلة. المقيمين المستوطناتتعاني بالقرب من مصانع الأسمنت من أدق غبار الأسمنت المعلق دائمًا في الهواء، والذي يتشكل أثناء طحن المواد الخام الأسمنتية ومنتج حرقها - الكلنكر. توجد أيضًا هباءات جوية ضارة مماثلة - الغبار - في المدن ذات الإنتاج المعدني. الدخان المنبعث من مداخن المصانع، والضباب الدخاني، وقطرات اللعاب الصغيرة التي تتطاير من فم مريض الأنفلونزا، وكذلك الهباء الجوي الضار.
يلعب الهباء الجوي دورًا مهمًا في الطبيعة والحياة اليومية وأنشطة الإنتاج البشري. تعد تراكمات السحب، والمعالجة الكيميائية للحقول، وتطبيق الطلاء بالرش، وتذري الوقود، وإنتاج مسحوق الحليب، ومعالجة الجهاز التنفسي (الاستنشاق) أمثلة على الظواهر والعمليات التي يوفر فيها الهباء الجوي فوائد. الهباء الجوي عبارة عن ضباب فوق أمواج البحر وبالقرب من الشلالات والنوافير ؛ يمنح قوس قزح الإنسان الفرح والمتعة الجمالية.
بالنسبة للكيمياء، تعتبر الأنظمة المتفرقة التي يكون فيها الوسط هو الماء والمحاليل السائلة ذات أهمية كبيرة.
تحتوي المياه الطبيعية دائمًا على مواد مذابة. تشارك المحاليل المائية الطبيعية في عمليات تكوين التربة وتزود النباتات بالمواد المغذية. العمليات الحياتية المعقدة التي تحدث في أجسام الإنسان والحيوان تحدث أيضًا في المحاليل. تتم العديد من العمليات التكنولوجية في الصناعات الكيميائية وغيرها، على سبيل المثال، إنتاج الأحماض والمعادن والورق والصودا والأسمدة، في المحاليل.

الأنظمة الغروية

الأنظمة الغروية - هذه أنظمة مشتتة يتراوح حجم جسيمات الطور فيها من 100 إلى 1 نانومتر. هذه الجسيمات غير مرئية للعين المجردة، ويصعب فصل الطور المشتت ووسط التشتت في مثل هذه الأنظمة عن طريق الترسيب.
وهي مقسمة إلى سول (المحاليل الغروية) والمواد الهلامية (هلام).
1. المحاليل الغروية، أو سولس. هذه هي غالبية سوائل الخلية الحية (السيتوبلازم، العصير النووي - الكاريوبلازم، محتويات العضيات والفجوات) والكائن الحي ككل (الدم، اللمف، سائل الأنسجة، العصارات الهضمية، السوائل الخلطية، إلخ). تشكل هذه الأنظمة المواد اللاصقة والنشا والبروتينات وبعض البوليمرات.
يمكن الحصول على المحاليل الغروية نتيجة التفاعلات الكيميائية؛ على سبيل المثال، عندما تتفاعل محاليل البوتاسيوم أو سيليكات الصوديوم ("الزجاج القابل للذوبان") مع المحاليل الحمضية، يتكون محلول غرواني من حمض السيليك. ويتشكل محلول أيضًا أثناء التحلل المائي لكلوريد الحديد (III) في الماء الساخن. تشبه المحاليل الغروية في المظهر الحلول الحقيقية. وتتميز عن الأخيرة بـ "المسار المضيء" الذي يتشكل - وهو مخروط عندما يمر شعاع من الضوء من خلالها.

وتسمى هذه الظاهرة تأثير تيندال . وتعكس جزيئات الطور المشتت من المحلول، الأكبر حجما منها في المحلول الحقيقي، الضوء من سطحها، ويرى الراصد مخروطا مضيء في الوعاء الذي به المحلول الغروي. ولا تتشكل في حل حقيقي. يمكنك ملاحظة تأثير مماثل، ولكن فقط بالنسبة للهباء الجوي وليس المادة الغروانية السائلة، في دور السينما عندما يمر شعاع الضوء من كاميرا الفيلم عبر هواء قاعة السينما.

غالبًا ما لا تستقر جزيئات الطور المشتت من المحاليل الغروية حتى أثناء التخزين طويل المدى بسبب الاصطدامات المستمرة مع جزيئات المذيبات بسبب الحركة الحرارية. لا تلتصق ببعضها البعض عند الاقتراب من بعضها البعض بسبب وجود نفس الشيء على سطحها الشحنات الكهربائية. ولكن في ظل ظروف معينة، يمكن أن تحدث عملية التخثر.

التخثر - ظاهرة التصاق الجزيئات الغروية ببعضها وترسيبها - يتم ملاحظتها عندما يتم تحييد شحنات هذه الجزيئات عند إضافة المنحل بالكهرباء إلى المحلول الغروي. في هذه الحالة، يتحول الحل إلى تعليق أو هلام. تتخثر بعض الغرويات العضوية عند تسخينها (الغراء، بياض البيض) أو عندما تتغير البيئة الحمضية القاعدية للمحلول.

2. المواد الهلامية ، أو الهلام، وهي رواسب هلامية تتشكل أثناء تخثر المحاليل. وتشمل هذه عددًا كبيرًا من المواد الهلامية البوليمرية، المعروفة جيدًا بالنسبة لك في مجال الحلويات والمواد الهلامية التجميلية والطبية (الجيلاتين واللحوم الهلامية والهلام والمربى وكعكة حليب الطيور) وبالطبع مجموعة لا حصر لها من المواد الهلامية الطبيعية: المعادن (العقيق) وقناديل البحر الأجسام والغضاريف والأوتار والشعر والعضلات والأنسجة العصبية، وما إلى ذلك. يمكن اعتبار تاريخ تطور الحياة على الأرض في نفس الوقت تاريخ تطور الحالة الغروية للمادة. بمرور الوقت، تتعطل بنية المواد الهلامية ويتم إطلاق الماء منها. وتسمى هذه الظاهرة التآزر .

الحلول

الحل يسمى نظام متجانس يتكون من مادتين أو أكثر.
تكون المحاليل دائمًا أحادية الطور، أي أنها تكون غازية أو سائلة أو صلبة متجانسة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن إحدى المادتين تتوزع في كتلة المادة الأخرى على شكل جزيئات أو ذرات أو أيونات (حجم الجسيمات أقل من 1 نانومتر).
تسمى الحلول حقيقي ، إذا كنت تريد التأكيد على اختلافها عن المحاليل الغروية.
يعتبر المذيب مادة لا تتغير حالة تجميعها أثناء تكوين المحلول. على سبيل المثال، الماء في المحاليل المائية لملح الطعام والسكر وثاني أكسيد الكربون. إذا تم تكوين محلول عن طريق خلط الغاز مع الغاز، والسائل مع السائل، والصلب مع الصلب، فإن المذيب هو العنصر الأكثر وفرة في المحلول. لذا فإن الهواء هو محلول للأكسجين والغازات النبيلة وثاني أكسيد الكربون في النيتروجين (المذيب). خل المائدة الذي يحتوي على 5 إلى 9% من حمض الأسيتيك هو محلول لهذا الحمض في الماء (المذيب هو الماء). ولكن في جوهر الخل يلعب دور المذيب حمض الخليكنظرًا لأن نسبة كتلته تبلغ 70-80٪، فهو محلول ماء في حمض الأسيتيك.

عند بلورة سبيكة سائلة من الفضة والذهب، يمكن الحصول على محاليل صلبة ذات تركيبات مختلفة.
وتنقسم الحلول إلى:
جزيئي - هذه هي المحاليل المائية لغير الشوارد - المواد العضوية (الكحول، الجلوكوز، السكروز، وما إلى ذلك)؛
الأيون الجزيئي- هذه هي محاليل الشوارد الضعيفة (أحماض النيتروز، هيدروكبريتيد، إلخ)؛
الأيونية - هذه محاليل إلكتروليتات قوية (القلويات والأملاح والأحماض - NaOH، K 2 S0 4، HN0 3، HC1O 4).
في السابق، كانت هناك وجهتا نظر حول طبيعة الذوبان والحلول: الفيزيائية والكيميائية. وفقًا للأول ، تم اعتبار المحاليل بمثابة مخاليط ميكانيكية ، وفقًا للثاني - كمركبات كيميائية غير مستقرة لجزيئات مادة مذابة مع الماء أو مذيب آخر. تم التعبير عن النظرية الأخيرة في عام 1887 من قبل D.I Mendeleev، الذي كرس أكثر من 40 عامًا لدراسة الحلول. الكيمياء الحديثةيعتبر الذوبان عملية فيزيائية كيميائية، والمحاليل كأنظمة فيزيائية كيميائية.
التعريف الأكثر دقة للحل هو:
حل - نظام متجانس (متجانس) يتكون من جزيئات مادة مذابة ومذيب ومنتجات تفاعلها.

يتم تفسير سلوك وخصائص محاليل الإلكتروليت، كما تعلمون جيدًا، من خلال نظرية مهمة أخرى في الكيمياء - نظرية التفكك الإلكتروليتي، التي طورها S. Arrhenius، والتي طورها واستكملها طلاب D. I. Mendeleev، وبشكل أساسي بواسطة I. A. Kablukov.

أسئلة للتوحيد:
1. ما هي أنظمة التفريق؟
2. عند تلف الجلد (الجرح)، لوحظ تخثر الدم - تخثر المحلول. ما هو جوهر هذه العملية؟ لماذا تؤدي هذه الظاهرة وظيفة وقائية للجسم؟ ما اسم المرض الذي يصعب فيه تخثر الدم أو لا يلاحظ؟
3. أخبرنا عن أهمية أنظمة التفريق المختلفة في الحياة اليومية.
4. تتبع تطور الأنظمة الغروية أثناء تطور الحياة على الأرض.

غير متجانسة أو غير متجانسةيعتبر نظامًا يتكون من مرحلتين أو أكثر. كل مرحلة لها واجهة خاصة بها، والتي يمكن فصلها ميكانيكيا.

يتكون النظام غير المتجانس من طور مشتت (داخلي) ووسط مشتت (خارجي) يحيط بجزيئات الطور المشتت.

تسمى الأنظمة التي تكون فيها السوائل في الطور الخارجي أنظمة سائلة غير متجانسة، وتسمى الأنظمة التي تكون فيها الغازات في الطور الخارجي أنظمة غازات غير متجانسة. غالبًا ما تسمى الأنظمة غير المتجانسة بالأنظمة المشتتة.

يتم تمييز ما يلي: أنواع الأنظمة غير المتجانسة: معلقات، مستحلبات، رغاوي، غبار، أبخرة، ضباب.

تعليقهو نظام يتكون من مرحلة مشتتة سائلة وطور مشتت صلب (على سبيل المثال، الصلصات مع الدقيق، حليب النشا، دبس السكر مع بلورات السكر). اعتمادا على حجم الجسيمات، يتم تقسيم المعلقات إلى الخشنة (حجم الجسيمات أكثر من 100 ميكرومتر)، والناعمة (0.1-100 ميكرومتر) والغروية (0.1 ميكرومتر أو أقل).

مستحلبهو نظام يتكون من سائل وقطرات من سائل آخر تتوزع فيه لا تمتزج مع الأول (مثلا الحليب وخليط الزيت النباتي والماء). تحت تأثير الجاذبية، تنفصل المستحلبات، ولكن بأحجام قطيرات صغيرة (أقل من 0.4-0.5 ميكرومتر) أو عند إضافة المثبتات، تصبح المستحلبات مستقرة، وغير قادرة على الانفصال على مدى فترة طويلة.

يمكن أن تؤدي الزيادة في تركيز الطور المشتت إلى انتقاله إلى الطور المشتت، والعكس صحيح. ويسمى هذا التحول المتبادل انقلاب الطور. هناك مستحلبات غازية يكون فيها وسط التشتت سائلاً والطور المشتت غازًا.

رغوةهو نظام يتكون من طور مشتت سائل وفقاعات غازية موزعة فيه (طور مشتت غازي) (على سبيل المثال الكريمات والمنتجات المخفوقة الأخرى). الرغاوي مماثلة في خصائص المستحلبات. تتميز المستحلبات والرغاوي بانعكاس الطور.

الغبار والأبخرة والضباب هي الهباء الجوي.

الهباء الجوييسمى نظام مشتت مع وسط تشتت غازي وطور مشتت صلب أو سائل، والذي يتكون من جزيئات ذات أحجام شبه جزيئية إلى مجهرية لها خاصية البقاء في حالة تعليق لفترة طويلة أكثر أو أقل (على سبيل المثال، غبار الدقيق المتكون أثناء الغربلة، ونقل الدقيق، وغبار السكر المتولد أثناء عملية الغربلة، وما إلى ذلك). يتشكل الدخان عند احتراق الوقود الصلب، ويتشكل الضباب عندما يتكثف البخار.

في الهباء الجوي، يكون وسط التشتت هو الغاز أو الهواء، والطور المشتت في الغبار والدخان عبارة عن مواد صلبة، وفي الضباب يكون سائلاً. حجم جزيئات الغبار الصلبة هو 3-70 ميكرون، الدخان – 0.3-5 ميكرون.

ضبابهو نظام يتكون من وسط تشتت غازي وقطرات سائلة موزعة فيه (طور مشتت سائل). حجم القطرات السائلة المتكونة نتيجة التكثيف في الضباب هو 0.3-3 ميكرومتر. المؤشر النوعي الذي يميز توحيد جزيئات الهباء الجوي في الحجم هو درجة التشتت.

يُسمى الهباء الجوي بالتشتت الأحادي عندما تكون الجزيئات المكونة له بنفس الحجم، ويسمى التشتت المتعدد عندما يحتوي على جزيئات ذات أحجام مختلفة. الهباء الجوي أحادي التشتت غير موجود عمليا في الطبيعة. فقط بعض الهباء الجوي يكون قريبًا من حيث حجم الجسيمات من الأنظمة أحادية التشتت (الخيوط الفطرية، والضباب المنتج خصيصًا، وما إلى ذلك).

يمكن أن تكون الأنظمة المشتتة أو غير المتجانسة، اعتمادًا على عدد المراحل المشتتة، أحادية أو متعددة المكونات. على سبيل المثال، النظام متعدد المكونات هو الحليب (يحتوي على مرحلتين متفرقتين: الدهون والبروتين)؛ الصلصات (المراحل المتفرقة هي الدقيق والدهون وغيرها).

أنظمة متفرقة. البحرية

المفاهيم الأساسية

أنظمة متفرقة - هذه أنظمة غير متجانسة تتكون من مرحلتين أو أكثر مع واجهة متطورة للغاية بينهما.ترجع الخصائص الخاصة لأنظمة التفريق على وجه التحديد إلى صغر حجم الجسيمات ووجودها سطح بيني كبير. وفي هذا الصدد، فإن الخصائص المحددة هي خصائص السطح، وليس الجسيمات ككل. مميزة هي العمليات التي تحدث على السطح، وليس ضمن المرحلة. ومن هذا يتضح سبب تسمية الكيمياء الغروية الكيمياء الفيزيائية الظواهر السطحيةوالأنظمة المتفرقة.

خصوصية أنظمة التشتت هي تشتتها - يجب سحق إحدى المراحل، وهذا ما يسمى مرحلة متفرقة. يسمى الوسط المستمر الذي تتوزع فيه جزيئات الطور المشتت وسط التشتت. تعتبر المرحلة مشتتة إذا كانت المادة مجزأة في اتجاه واحد على الأقل. إذا تم تجزئة المادة في الارتفاع فقط، يتم تشكيل الأفلام والأنسجة والصفائح وما إلى ذلك. إذا تم تجزئة المادة في كل من الارتفاع والعرض، يتم تشكيل الألياف والخيوط والشعيرات الدموية. أخيرًا، إذا كانت المادة مجزأة في الاتجاهات الثلاثة، فإن المرحلة المشتتة تتكون من جزيئات منفصلة (فردية)، يمكن أن يكون شكلها متنوعًا للغاية.

يمكن تصنيف الأنظمة المشتتة وفقًا للعديد من المعايير، والتي ترتبط بمجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات التي تدرسها الكيمياء الغروية. يمكن تحديد ميزة التصنيف الرئيسية حجم الجسيماتمرحلة متفرقة:

-خشن(> 10 ميكرون): حبيبات السكر، التربة، الضباب، قطرات المطر، الرماد البركاني، الصهارة، الخ.

-متوسطة متفرقة (0.1-10 ميكرومتر): خلايا الدم الحمراء البشرية، الإشريكية القولونية، إلخ.

-متفرقة للغاية(1-100 نانومتر): فيروس الأنفلونزا، الدخان، التعكر في المياه الطبيعية، المواد الكيميائية المختلفة التي تم الحصول عليها صناعيا، المحاليل المائية للبوليمرات الطبيعية (الألبومين، الجيلاتين، إلخ)، إلخ.

-مقياس النانو (1-10 نانومتر): جزيء الجليكوجين، المسام الدقيقة للفحم، المواد المعدنية التي يتم الحصول عليها بوجود جزيئات المواد العضوية التي تحد من نمو الجزيئات، أنابيب الكربون النانوية، الخيوط النانوية المغناطيسية المصنوعة من الحديد والنيكل وغيرها.

ونلاحظ هنا أنه ليس من قبيل الصدفة أن نأخذ في الاعتبار تصنيف الأنظمة المشتتة حسب حجم الجسيمات أولاً. إنه حجم الجسيمات (البعد الخطيوليس الوزن وليس عدد جزيئات الذرات الموجودة في الجسيم!) هو المؤشر الكمي الأكثر أهمية للأنظمة المتفرقة، وتحديد خصائصها النوعية. مع تغير أحجام الجسيمات، تتغير جميع الخصائص الأساسية لأنظمة التشتت: التفاعل، والقدرة على الامتزاز؛ الخواص الضوئية والتحفيزية وما إلى ذلك. تدرس الكيمياء الغروية الحديثة أنظمة مشتتة ذات نطاق واسع من أحجام الجسيمات: من خشن(10 -6 -10 - 4 م ) ل متفرقة للغايةأو في الواقع غرواني (10 -9 -10 - 7 م).

تفاعل أطوار الأنظمة المشتتة يعني عمليات الذوبان (الإماهة في حالة الأنظمة المائية)، أي تكوين أصداف الذوبان (الهيدرات) من جزيئات وسط التشتت حول جزيئات الطور المشتت. على التوالى، وفقًا لشدة التفاعل بين مواد الطور المشتت ووسط التشتت (فقط للأنظمة ذات وسط التشتت السائل)، وفقًا لاقتراح G. Freundlich، يتم تمييز الأنظمة المشتتة التالية:

-مجفف بالتجميد(محب للماء، إذا كان DS ماء): محاليل ميسيلار من المواد الخافضة للتوتر السطحي، والمستحلبات الحرجة، والمحاليل المائية لبعض الهيدروكربونات الطبيعية، على سبيل المثال، البروتينات (الجيلاتين، بياض البيض)، والسكريات (النشا).وتتميز بتفاعل قوي بين جزيئات DF وجزيئات DS. في حالة الحد، لوحظ الذوبان الكامل. تتشكل أنظمة التشتت الليوفيلية تلقائيًا بسبب عملية الذوبان. الديناميكا الحراريةمستقرة بشكل جماعي.

-كاره لليوفوبيا(كارهة للماء، إذا كان DS ماء): مستحلبات، معلقات، محلول ملحي. وتتميز بتفاعل ضعيف بين جزيئات DF وجزيئات DS. فهي لا تتشكل بشكل عفوي، بل يتطلب الأمر العمل لتكوينها. الديناميكا الحراريةغير مستقرة بشكل تراكمي (أي أنها تميل إلى التجميع التلقائي لجزيئات الطور المشتت)، واستقرارها النسبي (ما يسمى الاستقرار ) يرجع إلى العوامل الحركية (أي انخفاض معدل التجميع).

بناءً على حالة تجميع المراحل، اقترح دبليو. أوستفالد تصنيفًا أصبح منتشرًا على نطاق واسع:

الجدول 1. تصنيف أنظمة التشتت حسب حالة تجميع المراحل

س مدافع	سائل	غازية	صلب
صلب	T/L – معلقات، محلول ملحي: معلقات من المعادن والجسيمات الصلبة الأخرى، محلول ملحي للمعادن وأكاسيدها	T/G – الغبار والأبخرة والمساحيق: الانبعاثات الصناعية للجسيمات الصلبة في الغلاف الجوي، والدخان الناتج عن الحرائق، والعواصف الرملية، والدقيق وغبار الطرق في الهواء، والهباء الجوي للمواد الطبية الصلبة	T/T - السبائك، المحاليل الغروية الصلبة: السبائك المعدنية، المواد المركبة من الأكسيد وأكسيد الفلز، والمعادن
سائل	و/F – المستحلبات والكريمات: الحليب والقشدة الحامضة والزيت والكريمات التجميلية	L/G - الهباء الجوي مع سائل DF: الضباب، قطرات المطر، نفاثة من سائل التبريد، عطر مرشوش في الهواء، وقود سائل في غرفة الاحتراق) الضباب	L/T – أجسام مسامية مملوءة بالسائل، أجسام شعرية، مواد هلامية: خلايا الكائنات الحية، اللؤلؤ، الطين، التفاح
غازية	G/L – الرغاوي: رغوة الصابون، رغوة البيرة، رغوة إطفاء الحرائق		H/T – الأنظمة المسامية والشعرية، الهلام الجاف: الخفاف، الكربون المنشط، هلام السيليكا، رغوة البوليسترين، الخشب، الورق، الورق المقوى، الأقمشة النسيجية

وفقا للخصائص الحركية للمرحلة المشتتة، يتم تمييزها متفرقة بحريةو متناثرة بشكل متماسكأنظمة.هناك أيضًا أنظمة مخففة ومركزة. في الأنظمة المشتتة بشكل متماسك، تكون إحدى المراحل ثابتة من الناحية الهيكلية (يحدث التفاعل بين الجزيئات، فهي "متصلة" ببعضها البعض) ولا يمكنها التحرك بحرية. في الأنظمة المشتتة بحرية، يتم عزل الجزيئات وتشارك في الحركة الحرارية والانتشار. في الأنظمة المخففة والمشتتة بشكل متماسك، تشكل الجسيمات شبكة مكانية مستمرة (بنية مشتتة) - تنشأ المواد الهلامية. يتم أيضًا تصنيف الأنظمة المشتتة من أي نوع والتي يتم الحصول عليها في حالة مركزة (المعاجين والمراهم والمحلول السميك والهباء الجوي السميك وما إلى ذلك) على أنها أنظمة مشتتة متماسكة. في أنظمة التشتت المركزة، تكون الحركة المستقلة لجزيئات الطور المشتت صعبة، وتتميز بدرجة معينة من البنية، مما يسمح باعتبارها أنظمة مشتتة بشكل متماسك.

تحضير وتنقية الأنظمة المتفرقة

إن التنوع الكبير في أنواع وأشكال الأنظمة المتفرقة الموجودة في جميع مجالات النشاط البشري، يعني أيضًا مجموعة متنوعة من أساليب إنتاجها - العامة والخاصة. من المنطقي أن نفكر بشكل منفصل في الطرق التي تعتمد على أحد الأساليب - التكثيف أو مشتت.

في الواقع، فإن التشتت الميكانيكي هو الطريقة الرئيسية لطحن المواد، والتي تستخدم في الصناعة وتوجد في كل مكان في الطبيعة. أثناء التشتت الميكانيكي، يحدث التغلب على القوى الجزيئية وتراكم الطاقة السطحية أثناء السحق عند تنفيذ عمل ميكانيكي خارجي على النظام. يتم تنفيذ التشتيت الميكانيكي بطرق مختلفة: التآكل، والسحق، والتقسيم، والرش، والفقاعات (تمرير تيار من الهواء عبر السائل)، والاهتزاز، والانفجار، وعمل الموجات الصوتية والموجات فوق الصوتية، وما إلى ذلك. في الصناعة، هذه هي الطريقة التي يتم بها البناء يتم الحصول على المواد (الأسمنت ورقائق الخرسانة والدهانات الجافة والمعاجين ومخاليط البناء الأخرى على شكل مساحيق ومعلقات جافة) والأدوية (المساحيق والمراهم والمعاجين والمستحلبات) والمنتجات الغذائية (التوابل والبن المطحون) وما إلى ذلك.من خلال التشتت، يكون من الممكن عادة الحصول على أنظمة مشتتة فقط بحجم جسيم كبير إلى حد ما (100 نانومتر على الأقل). يتم الحصول على الأنظمة المشتتة عن طريق الطحن ت /ت, تي / واوو واو/واو.

التحضينيسمى انتقال الرواسب إلى محلول غرواني تحت تأثير إضافات التثبيت الخاصة ( الببتيزرز )، أو عن طريق إزالة الأيونات من النظام التي تعزز تراكم الجسيمات.يمكن أن تكون الببتيزر عبارة عن محلول إلكتروليت أو مادة خافضة للتوتر السطحي أو مذيب. يمكن فقط تمزيق الرواسب الطازجة، التي ترتبط فيها جزيئات ذات حجم غرواني في مجاميع أكبر من خلال طبقات DS. ومع تخزين الرواسب تحدث ظاهرتي إعادة التبلور والتعمير، مما يؤدي إلى اندماج الجزيئات مع بعضها البعض، مما يمنع التشبع. يتم تصنيف عملية التضميد بشكل تقليدي على أنها طريقة تشتيت، لأنها تعتمد أيضًا على طريقة التكثيف، أي التحضير الأولي للركام من المحاليل الحقيقية. طريقة Peptization، على عكس غيرها مشتتتتيح الطرق أيضًا الحصول على أنظمة غروانية ذات أحجام جسيمات صغيرة (تصل إلى 1 نانومتر)، وهو أمر نموذجي بشكل أساسي لطرق التكثيف.

وتشمل طرق التكثيف لإنتاج أنظمة مشتتة التكثيف, بلورةو إزالة التسامي. وهي تعتمد على تكوين مرحلة جديدة في ظل ظروف حالة مفرطة التشبع من المواد في بيئة غازية أو سائلة. الشرط الضروري للتكثيف هو التشبع الزائد والتوزيع غير المتساوي للمواد في وسط التشتت (تقلبات التركيز)، وكذلك تكوين مراكز التكثيف أو النوى. 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.

لا تتطلب طرق التكثيف آلات خاصة وتتيح الحصول على أنظمة مشتتة بأحجام جسيمات أصغر مقارنة بـ مشتتطُرق. بخاصة، مشتتلا تسمح الطرق (باستثناء طريقة peptization وطريقة Bredig) بالحصول على أنظمة تفريق بحجم النانو (1-100 نانومتر). لهذا الغرض، وعادة ما تستخدم أساليب التكثيف. في هذه الحالة، اعتمادًا على ظروف التوليف، يتم تشكيل جزيئات الطور المشتتة من أي حجم. ميزة أخرى لنهج التكثيف هي أنه في معظم الحالات لا يتطلب عملاً خارجيًا كبيرًا.

لإزالة الشوائب ذات الوزن الجزيئي المنخفض (على وجه الخصوص، الشوارد المزعزعة للاستقرار)، غالبًا ما يتم تنقية المحاليل بعد التحضير. طرق تنقية المحاليل هي غسيل الكلى والترشيح الفائق.

يعتمد غسيل الكلى على الاختلاف في معدل انتشار الجزيئات الصغيرة أو الأيونات والجزيئات ذات الأحجام الغروية من خلال حاجز شبه منفذ - غشاء. لهذه الأغراض، يتم استخدام الأغشية المصنوعة من الأغشية الحيوانية والنباتية، والجيلاتين المدبوغ، وأغشية الكولوديون، وخلات السليلوز والسيلوفان، وورق البرشمان، والمواد المسامية الخزفية، وما إلى ذلك.

تخترق الجزيئات والأيونات الصغيرة من المحلول الغشاء وتنتشر في الماء الملامس للغشاء، بينما تخترق جزيئات الماء الغشاء في الاتجاه المعاكس. ونتيجة لذلك، بعد تنقية يتم تخفيف النظام الغروي. تتطلب تنقية المحاليل الغروية بهذه الطريقة وقتًا طويلاً (أيام، أسابيع، وحتى أشهر). لتسريع غسيل الكلى، يمكن استخدام تقنيات مختلفة، على سبيل المثال، زيادة مساحة الغشاء، أو تقليل طبقة السائل الذي يتم تنقيته، أو تغيير السائل الخارجي (الماء) بشكل متكرر، أو زيادة درجة الحرارة، أو تطبيق مجال كهربائي (الغسيل الكلوي الكهربائي). على وجه الخصوص، يسمح غسيل الكلى الكهربائي بإتمام عملية غسيل الكلى في غضون ساعات قليلة. في الظروف الصناعية، يزيل غسيل الكلى الأملاح من البروتينات (الجيلاتين، الأجار أجار، الصمغ العربي)، الأصباغ، هلام السيليكا، العفص و إلخ.

أثناء عملية الترشيح الفائق، يحتفظ الغشاء بجزيئات الطور المشتت أو الجزيئات الكبيرة، ويمر وسط التشتت الذي يحتوي على شوائب جزيئية منخفضة غير مرغوب فيها عبر الغشاء.الترشيح الفائق هو عملية غشاء بارومي، على عكس غسيل الكلى، يتم إجراؤها تحت الضغط. مع الترشيح الفائق يصلون درجة عاليةتنقية المحلول الملحي مع تركيزها في نفس الوقت. يقال أحيانًا أن الترشيح الفائق هو غسيل الكلى الذي يتم إجراؤه تحت الضغط، على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا تمامًا (أولئك الذين لديهم فضول خاص قد يتساءلون عن السبب).

خصائص أنظمة التفريق

لذلك من أجل فهم أكثر وضوحًا للعمليات التي تكمن وراء، على سبيل المثال، عمليات الغشاء الموصوفة أعلاه - غسيل الكلى والترشيح الفائق، فمن المستحسن النظر في الخصائص الحركية الجزيئيةالمحاليل التي تنتج عن الحركة الحرارية الفوضوية للجزيئات والذرات. وتتم دراسة قوانين هذه الحركة التلقائية من خلال نظرية الحركية الجزيئية. يتم تحديد بعض خصائص المحاليل من خلال هذه الحركة، أي أنها لا يتم تحديدها من خلال التركيب، ولكن من خلال عدد الوحدات الحركية - الجزيئات لكل وحدة حجم أو كتلة. وتشمل هذه الخصائص تسمى جماعية : الانتشار، الضغط الاسموزي، الاختلافات في ضغط البخار ونقاط التجمد والغليان في حالة المذيب والمحلول النقي.

الحركة البراونية - هذه حركة عشوائية مستمرة لجزيئات ذات أحجام مجهرية وغروية لا تتحلل بمرور الوقت. وتكون هذه الحركة أكثر شدة كلما ارتفعت درجة الحرارة وانخفضت كتلة الجسيم ولزوجة وسط التشتت.

لتوصيف الحركة البراونية كميا، نستخدم متوسط ​​التحول، والذي يرتبط بمعامل الانتشار معادلة أينشتاين سمولوتشوسكي :

أين د- معامل الانتشار،ر – زمن الانتشار

الانتشار هو عملية عفوية لموازنة تركيز الجزيئات أو الأيونات أو الجزيئات الغروية تحت تأثير حركتها الحرارية. تحدث عملية الانتشار تلقائيًا، لأنها مصحوبة بزيادة في إنتروبيا النظام.دعونا نتذكر أن التوزيع الموحد للمادة في النظام يتوافق مع حالته الأكثر احتمالا.

لوصف الانتشار كميًا، يتم استخدامه قانون فيكوالتي تم تأسيسها بالقياس على قوانين نقل الحرارة والكهرباء:

,

أين دي كيو- كمية منتشرالمواد؛ د- معامل الانتشار؛ العاصمة /dx- تدرج التركيز؛ ق- المنطقة التي يحدث من خلالها الانتشار؛ τ – مدة الانتشار .

التناضح- هو انتشار جزيئات المذيب في اتجاه واحد من خلال غشاء شبه منفذ، مع مراعاة اختلاف تركيز المحلول على جانبي الغشاء.عندما يتم فصل محلولين بتركيزات مختلفة أو محلول ومذيب نقي بواسطة حاجز شبه منفذ (غشاء)، يحدث تدفق المذيب من تركيز أقل للمادة إلى تركيز أعلى، مما يؤدي إلى معادلة التركيزات.يرجع حدوث التدفق إلى حقيقة أن عدد تأثيرات جزيئات المذيب على الغشاء من جانب المحلول الأكثر تخفيفًا (أو المذيب النقي) سيكون أكبر من جانب المحلول الأكثر تركيزًا. هذا العدد الزائد من التأثيرات هو ما يجعل المذيب يتحرك عبر مسام الغشاء إلى حيث يوجد عدد أقل من الجزيئات.

بالنسبة للأنظمة الغروية يمكننا الكتابة

.

الترسيب- هذه ظاهرة أخرى مرتبطة بالخصائص الحركية الجزيئية للأنظمة المشتتة.

الترسيب هو عملية ترسيب (في حالات نادرة، طافية) لجزيئات الطور المشتتة في وسط سائل أو غازي تحت تأثير الجاذبية. الترسيب هو سمة من المعلقات. في المستحلبات، على العكس من ذلك، عادة ما تطفو جزيئات الطور المشتت

استقرار الأنظمة المتفرقة

يأخذ النموذج الحديث لبنية المذيلة في الاعتبار حقيقة أن الأضداد تقع في طبقتين - كثيفة ومنتشرة، وأن السطح المنزلق للجسيم في المحلول هو الحد الفاصل بين هذه الطبقات

إن أهم ظاهرة حركية كهربائية نموذجية للأنظمة المشتتة هي الرحلان الكهربائي، أي حركة الجزيئات الغروية في مجال كهربائي خارجي.

يعتبر الرحلان الكهربائي والتناضح الكهربائي من الظواهر الحركية الكهربائيةأنا - عطوف. للظواهر الحركية الكهربائيةثانيا تنتمي إلى جنس احتمال التسربو إمكانات الترسيبوالتي تتمثل في حدوث فرق محتمل عند تحريك جزيئات الطور المشتت أو وسط التشتت.

ضخامة ζ - محتملالمتعلقة بمعدل الرحلان الكهربائي للجسيمات المشحونة معادلة هيلمهولتز سمولوتشوسكي :

أين ك- المعامل حسب شكل الجزيئات (للمجالاتك= 6 للأسطواناتك = 4); ضد- السرعة الخطية لحركة الجسيمات (أو حدود سول)؛ ε - ثابت العزل الكهربائي النسبي؛ه– شدة المجال الكهربائي .

في أنظمة التفريق، تكون المساحة السطحية المحددة للطور المشتت كبيرة جدًا. من أهم النتائج المترتبة على المساحة السطحية الكبيرة للطور المشتت هو أن أنظمة التشتت الكارهة للليوفوبيا لديها طاقة سطحية زائدة، وبالتالي، الديناميكا الحراريةغير مستقر. ولذلك، تحدث عمليات تلقائية مختلفة في أنظمة متفرقة، مما يؤدي إلى انخفاض الطاقة الزائدة. العمليات الأكثر شيوعًا هي تقليل مساحة السطح المحددة بسبب تضخم الجزيئات. ونتيجة لذلك، تؤدي مثل هذه العمليات إلى تدمير النظام. وبالتالي، فإن الخاصية الأساسية التي تميز وجود الأنظمة المتفرقة هي استقرارها، أو على العكس من ذلك، عدم الاستقرار.

ن.ب. اقترح بيسكوف في عام 1920 التمييز بين الاستقرار الحركي والتجميعي. في الحالة الأولى، ونحن نعتبر الاختيار مشتتةمراحل تحت تأثير الجاذبية تعتمد على درجة التشتت، ويفترض أن تكون درجة التشتت نفسها قيمة ثابتة لنظام معين. في الحالة الثانية، يتم النظر في شروط الثبات أو التباين لدرجة تشتت الجسيمات

بالنسبة لمعظم المواد المريخية الكارهة للماء، فإن العامل الرئيسي الذي يضمن استقرارها (جنبًا إلى جنب مع غلاف الماء) هو وجود نفس الشحنة على جزيئات الطور المشتت. يمكن أن يؤدي إدخال الإلكتروليتات في المحاليل المائية إلى انخفاض أو تحييد شحنة الجزيئات الغروية بشكل كامل، مما يضعف تنافرها الكهروستاتيكي ويعزز التقارب والتجميع

يسمى الحد الأدنى لتركيز الإلكتروليت الذي يسبب بداية عملية التخثر عتبة التخثر ز ل(مول / دسم 3).

محاليل المواد ذات الوزن الجزيئي العالي

يمكن للبوليمرات، مثل المواد ذات الجزيئات المنخفضة، اعتمادًا على ظروف الحصول على المحلول (طبيعة البوليمر والمذيب، ودرجة الحرارة، وما إلى ذلك) أن تشكل محاليل غروانية وحقيقية. في هذا الصدد، من المعتاد الحديث عن الحالة الغروية أو الحقيقية للمادة في المحلول. لن نتطرق إلى أنظمة مذيبات البوليمر الغروية. دعونا نفكر فقط في حلول البوليمرات الجزيئية. تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا للحجم الكبير للجزيئات وخصائص بنيتها، فإن محاليل اللولب لها عدد من الخصائص المحددة:

1. تتم عمليات التوازن في محاليل اللولب ببطء.

2. عادة ما يسبق عملية تفكك اللولب عملية تورم.

3. حلول البوليمر لا تخضع لقوانين الحلول المثالية، أي. قوانين راؤول و فانت هوف.

4. عندما تتدفق محاليل البوليمر يحدث تباين في الخواص (غير متساوي الخصائص الفيزيائيةالحل في اتجاهات مختلفة) بسبب اتجاه الجزيئات في اتجاه التدفق.

5. اللزوجة العالية لمحاليل اللولب.

6. بسبب حجمها الكبير، تميل جزيئات البوليمر إلى الارتباط في المحاليل. عمر المواد المرتبطة بالبوليمر أطول من عمر المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض.

تحدث عملية تحلل BMC تلقائيًا، ولكن على مدى فترة طويلة من الزمن، وغالبًا ما يسبقها تورم البوليمر في المذيب. يمكن للبوليمرات التي تحتوي جزيئاتها الكبيرة على شكل متماثل أن تدخل في المحلول دون أن تنتفخ أولاً. على سبيل المثال، الهيموجلوبين، نشا الكبد - الجليكوجين لا ينتفخ تقريبًا عند ذوبانه، ولا تحتوي محاليل هذه المواد على لزوجة عالية حتى عند التركيزات العالية نسبيًا. بينما تنتفخ المواد ذات الجزيئات الطويلة غير المتماثلة بشدة عند ذوبانها (الجيلاتين والسليلوز والمطاط الطبيعي والاصطناعي).

التورم هو زيادة في كتلة وحجم البوليمر بسبب تغلغل جزيئات المذيبات في البنية المكانية للـ IMC.

هناك نوعان من التورم:غير محدود, تنتهي بالذوبان الكامل لللولب (على سبيل المثال، تورم الجيلاتين في الماء، والمطاط في البنزين، والنيتروسليلوز في الأسيتون) ومحدودمما يؤدي إلى تكوين بوليمر منتفخ - هلام (على سبيل المثال، تورم السليلوز في الماء، والجيلاتين في الماء البارد، والمطاط المفلكن في البنزين).

أنظمة متفرقة.

الأنظمة المتفرقة منتشرة في الطبيعة وقد استخدمها الإنسان في حياته منذ القدم. يمثل أي كائن حي تقريبًا نظامًا مشتتًا أو يحتوي عليه بأشكال مختلفة.

مثال: أنظمة متفرقة بحرية(لا توجد هياكل صلبة صلبة - Sols): الدم، الليمفاوية، المعدة والأمعاء، السائل النخاعي، إلخ.

أنظمة متفرقة متماسكة(هناك هياكل مكانية صلبة - المواد الهلامية): البروتوبلازم، أغشية الخلايا، الألياف العضلية، عدسة العين، إلخ.

تُستخدم الأنظمة المشتتة بنشاط في الطب، وخاصة المحاليل الغروية والهباء الجوي والكريمات والمراهم. تحدث العمليات البيوكيميائية في الجسم في أنظمة متفرقة. يرتبط امتصاص الطعام بانتقال العناصر الغذائية إلى حالة مذابة. تشارك السوائل الحيوية (الأنظمة المشتتة) في نقل العناصر الغذائية (الدهون والأحماض الأمينية والأكسجين) والأدوية إلى الأعضاء والأنسجة، وكذلك في إفراز المستقلبات (اليوريا والبيليروبين وثاني أكسيد الكربون) من الجسم.

تعد معرفة أنماط العمليات الفيزيائية والكيميائية في الأنظمة المشتتة أمرًا مهمًا لأطباء المستقبل سواء لدراسة التخصصات الطبية الحيوية أو السريرية أو لفهم أعمق للعمليات التي تحدث في الجسم وتغييرها بوعي في الاتجاه المطلوب.

أنظمة متفرقة- وهي أنظمة متعددة المكونات يتم فيها توزيع بعض المواد على شكل جزيئات صغيرة في مادة أخرى. المادة التي يتم توزيعها تسمى المرحلة المشتتة. تسمى المادة التي يتم فيها توزيع الطور المشتت بوسط التشتت.

مثال: محلول مائيالجلوكوز

جزيئات الجلوكوز – مرحلة مشتتة

الماء – وسط التشتت

التشتت هو قيمة تميز حجم الجسيمات العالقة في الأنظمة المشتتة. إنه معكوس قطر الجسيم للطور المشتت. كلما كان حجم الجسيمات أصغر، كلما زاد التشتت.

تصنيف أنظمة التفريق.

يتم تصنيف الأنظمة المتفرقة وفقًا لخمسة معايير.

1. حسب درجة التشتت:

· خشن

د = 10 4 – 10 6 م –1 ، تتميز بعدم الاستقرار والغموض.

مثال: المعلقات، المستحلبات، الرغاوي، المعلقات.

· الغروية مشتتة

د = 10 7 – 10 9 م –1 ، يمكن أن تكون شفافة وغائمة ومستقرة وغير مستقرة.

مثال: المحاليل الغروية، محاليل المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي.

التشتت الجزيئي والتشتت الأيوني

د = 10 10 – 10 11 م –1 ، تتميز بالشفافية والاستقرار.

مثال: محاليل المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض.

2. بوجود واجهة مادية بين الطور المشتت ووسط التشتت:

· متجانسة (أنظمة أحادية الطور، بدون واجهة.

مثال: المحاليل ذات الوزن الجزيئي المنخفض والمركبات ذات الوزن الجزيئي العالي.

· غير متجانسة

هناك واجهة بين الطور المشتت ووسط التشتت.

مثال: المحاليل الغروية والأنظمة الخشنة.

3. حسب طبيعة التفاعل بين الطور المشتت ووسط التشتت:

· مجفف بالتجميد

هناك تقارب بين الطور المشتت ووسط التشتت.

مثال: جميع الأنظمة المتجانسة.

· رهاب الجلد

يوجد تفاعل ضئيل أو معدوم بين الطور المشتت ووسط التشتت.

مثال: جميع الأنظمة غير المتجانسة.

4. حسب حالة تجميع الطور المشتت ووسط التشتت:

التحكم في مرحلة التحكم	غازية	صعب	سائل
غازية	خليط الغازات (الهواء)	دخان التبغ والغبار والدقيق والهباء الجوي الكوني	غيوم بخار الضباب
سائل	يذوب في الدم ثاني أكسيد الكربون، O2، N2، رغوة المياه المعدنية والمشروبات الغازية الفاكهة	المحاليل الغروية المعلقات حلول اللولب حلول NMS	المستحلبات: زبدة الحليب، السمن، الكريمات، المراهم الزيتية
صعب	الرغاوي الصلبة (البلاستيك الرغوي، الكربون المنشط)، المناخل الجزيئية لراتنجات التبادل الأيوني	سبائك معدنية - زجاج ملون - احجار كريمة كريستالية (ياقوت - جمشت) - تحاميل (تحاميل طبية)	هيدرات بلورية المعادن ذات الشوائب السائلة (اللؤلؤ والأوبال) في التربة الرطبة

5. حسب طبيعة وسط التشتت:

حلول حقيقية.

الحل الحقيقي هو نظام تشتيت مجفف بالتجميد متجانس بأحجام جسيمات تبلغ 10 –10 – 10 –11 م.

الحلول الحقيقية هي أنظمة تشتت أحادية الطور وتتميز بقوة ربط عالية بين الطور المشتت ووسط التشتت. ويظل الحل الحقيقي متجانسا إلى أجل غير مسمى. الحلول الحقيقية تكون دائما شفافة. جسيمات المحلول الحقيقي غير مرئية حتى بالمجهر الإلكتروني. الحلول الحقيقية تنتشر بشكل جيد.

يسمى المكون الذي لا تتغير حالته الإجمالية أثناء تكوين المحلول بالمذيب (وسط التشتت)، ويسمى المكون الآخر بالمذاب (طور التشتت).

إذا كانت المكونات لها نفس حالة التجميع، فإن المذيب هو المكون الذي تسود كميته في المحلول.

في محاليل الإلكتروليتات، بغض النظر عن نسبة المكونات، تعتبر الإلكتروليتات مواد مذابة.

الحلول الحقيقية تنقسم:

· حسب نوع المذيب: مائي وغير مائي

· حسب نوع المادة المذابة: محاليل الأملاح والأحماض والقلويات والغازات وغيرها.

· بالنسبة للتيار الكهربائي: الشوارد وغير الشوارد

بالتركيز: المركز والمخفف

· حسب درجة الوصول إلى حد الذوبان: مشبعة وغير مشبعة

· من وجهة النظر الديناميكية الحرارية: المثالية والحقيقية

· حسب حالة التجميع: غازي، سائل، صلب

الحلول الحقيقية هي:

· الأيونات المشتتة (الطور المشتت – الأيونات المائية): محلول مائي من NaCl

· المشتتة جزيئياً (الطور المشتت – الجزيئات): محلول مائي من الجلوكوز

يؤدي كل أيون، منفردًا أو معًا، وظائف معينة في الجسم. يعود الدور الحاسم في نقل الماء في الجسم إلى أيونات Na + و Cl –، أي أنها تشارك في استقلاب الماء والملح. تشارك أيونات الإلكتروليت في عمليات الحفاظ على الضغط الاسموزي المستمر، وإنشاء التوازن الحمضي القاعدي، وفي عمليات نقل النبضات العصبية، وفي عمليات تنشيط الإنزيمات.

من وجهة نظر الأنظمة الحية، فإن الحلول التي يكون فيها الماء هو المذيب هي الأكثر أهمية.

يذوب فيه عدد كبير من المواد. إنه ليس مجرد مذيب يضمن التشتت الجزيئي للمواد في جميع أنحاء الجسم. كما أنه مشارك في العديد من العمليات الكيميائية والبيوكيميائية في الجسم. على سبيل المثال، التحلل المائي، والترطيب، والتورم، ونقل المواد الغذائية والأدوية، والغازات، والأجسام المضادة، وما إلى ذلك.

يحدث تبادل مستمر للماء والمواد الذائبة فيه في الجسم. يشكل الماء الجزء الأكبر من أي كائن حي. يتغير محتواه في جسم الإنسان مع تقدم العمر: في الجنين البشري - 97٪، عند الأطفال حديثي الولادة - 77٪، عند الرجال البالغين - 61٪، عند النساء البالغات - 54٪، عند كبار السن الذين تزيد أعمارهم عن 81 عامًا - 49.8٪. معظم الماء الموجود في الجسم موجود داخل الخلايا (70%)، وحوالي 23% عبارة عن ماء بين الخلايا، والباقي (7%) موجود داخل الأوعية الدموية وكجزء من بلازما الدم.

في المجموع هناك 42 لترا من الماء في الجسم. يدخل ويخرج من الجسم 1.5 - 3 لتر من الماء يومياً. هذا هو توازن الماء الطبيعي في الجسم.

الطريق الرئيسي لإزالة الماء من الجسم هو الكلى. يعد فقدان 10-15% من الماء أمرًا خطيرًا، و20-25% مميتًا للجسم.

أهم خاصية للحل هو تركيزه.

طرق التعبير عن تركيز المحاليل:

1. الكسر الشاملث (خ)– قيمة تساوي نسبة كتلة المادة المذابة m(x) إلى كتلة المحلول m(p-p)

ث(س) = × 100%

2. التركيز المولي للمحلول مع(X)– قيمة تساوي نسبة كمية المادة n(x) الموجودة في المحلول إلى حجم هذا المحلول V(المحلول).

مع(x) = [مول/لتر]، حيث n(x) = [مول]

محلول مليمولار - محلول بتركيز مولي يساوي 0.001 مول / لتر

محلول سنتيمولار - محلول بتركيز مولاري يساوي 0.01 مول/لتر

المحلول العشري - محلول بتركيز مولاري يساوي 0.1 مول/لتر

3. ما يعادل التركيز المولي مع (x) – قيمة تساوي نسبة كمية المادة المكافئة n (x) في الحل لحجم هذا الحل.

ج (س) = [مول/لتر]، حيث ن (س) = [مول]، وM(x) = × M(x)

مقابل - هو جسيم حقيقي أو مشروط من المادة X، والذي في تفاعل حمض-قاعدة معين يعادل أيون هيدروجين واحد أو في ORR معين - إلكترون واحد.

رقم المعادلة ض و عامل التكافؤ و= . يوضح عامل التكافؤ ما هو جزء من الجسيم الحقيقي للمادة Xأي ما يعادل أيون هيدروجين واحد أو إلكترون واحد. رقم المعادلة ضيساوي ل:

أ) الأحماض - القاعدة الحمضية H 2 SO 4 ض = 2.

ب) القواعد - حموضة القاعدة Aℓ(OH) 3 ض = 3.

ج) الأملاح - نتاج حالة الأكسدة (s.o.) للمعدن بعدد ذراته في جزيء Fe 2 (SO 4) 3 ض= 2 × 3 = 6.

د) العوامل المؤكسدة - عدد الإلكترونات المرتبطة

من +7 + 5ē → من +2 ض = 5

ه) عوامل الاختزال - عدد الإلكترونات التي تم التخلي عنها

الحديد +2 - 1ē → الحديد +3 ض = 1

4. التركيز المولي ب(خ)– قيمة تساوي نسبة كمية المادة إلى كتلة المذيب (كجم)

ب(س) = = [مول/كجم]

5. جزء الخلد ج (خ ط)تساوي نسبة كمية المادة لمكون معين إلى الكمية الإجمالية لجميع مكونات المحلول

صيغ العلاقة بين التركيزات:

مع(خ) = ج(س)×ض

للمحاليل عدد من الخصائص التي لا تعتمد على طبيعة المذاب، بل تعتمد فقط على تركيزه. والأهم هو التناضح.

بفضل التناضح، تتم عملية التمثيل الغذائي المعقدة للجسم مع البيئة الخارجية من خلال أغشية خلايا الأعضاء والأنسجة.

الانتشار هو عملية المعادلة التلقائية للتركيز لكل وحدة حجم.

التناضح هو انتشار جزيئات المذيب في اتجاه واحد عبر غشاء شبه منفذ من مذيب إلى محلول أو من محلول بتركيز أقل إلى محلول بتركيز أعلى.

محلول مذيب

يرجع انتقال المذيب عبر الغشاء إلى الضغط الأسموزي . وهو يساوي الضغط الخارجي الزائد الذي ينبغي تطبيقه من المحلول من أجل إيقاف العملية، أي خلق ظروف التوازن الأسموزي. يمكن أن يؤدي تجاوز الضغط الزائد على الضغط الأسموزي إلى عكس التناضح - الانتشار العكسي للمذيب. يحدث التناضح العكسي عندما يتم ترشيح بلازما الدم في الجزء الشرياني من الشعيرات الدموية وفي الكبيبات الكلوية.

الضغط الأسموزي هو الضغط الذي يجب تطبيقه على المحلول حتى يتوقف التناضح.

معادلة فانت هوف: P osm = ج RT × 10 3

الضغط الاسموزي للدم: 780 - 820 كيلو باسكال

يمكن تقسيم جميع الحلول، من وجهة نظر الظواهر الأسموزي، إلى ثلاث مجموعات:

· المحاليل متساوية التوتر هي المحاليل التي لها نفس الضغط الأسموزي والتركيز الأسمولي. أمثلة: الصفراء، محلول كلوريد الصوديوم (وزن=0.9%، ج=0.15 مول/لتر)، محلول الجلوكوز (وزن=7%، ج=0.3 مول/لتر)

التركيز الأسمولي (الأوسمولية) هو الكمية الإجمالية للمادة لجميع الجزيئات النشطة حركيا الموجودة في 1 لتر من المحلول. مع أوسمول، أوسمول/لتر

تركيز الأسمولية (الأوسمولية) هو الكمية الإجمالية للمادة لجميع الجزيئات النشطة حركيا الموجودة في 1 كجم من المذيب. ب أوسمول، أوسمول / كغ

بالنسبة للمحاليل المخففة، يكون التركيز الأسمولي هو نفس التركيز الأسمولي. ج أوسم ≈ ب أوسم

· محلول مفرط التوتر - محلول يحتوي على تركيز أعلى من المواد المذابة، وبالتالي، مع ضغط تناضحي أعلى مقارنة بمحلول آخر، وفي وجود أغشية منفذة، قادر على سحب الماء منه. أمثلة: عصير الأمعاء، البول.

· المحلول ناقص التوتر - محلول يحتوي على تركيز أقل من المواد المذابة، وبالتالي، مع ضغط تناضحي أقل مقارنة بمحلول آخر وقادر على فقدان الماء في وجود أغشية نفاذية. أمثلة: اللعاب، العرق.

الحيوانات و الخلايا النباتيةمنفصل عن بيئةغشاء. عند وضع خلية في محاليل ذات تركيزات أو ضغوط أوسمولية مختلفة، ستلاحظ الظواهر التالية:

تحلل البلازما – تقليل حجم الخلية. في هذه الحالة، يتم وضع الخلية في محلول مفرط التوتر. يؤدي الاختلاف في الضغط الاسموزي إلى انتقال المذيب من الخلية إلى المحلول مفرط التوتر.

· التحلل – زيادة في حجم الخلية. في هذه الحالة، يتم وضع الخلية في محلول منخفض التوتر. يؤدي الاختلاف في الضغط الاسموزي إلى انتقال المذيب إلى داخل الخلية. في حالة تمزق أغشية كرات الدم الحمراء وانتقال الهيموجلوبين إلى البلازما، تسمى هذه الظاهرة انحلال الدم.

Isoosmia - حجم الخلية لا يتغير. في هذه الحالة، يتم وضع الخلية في محلول متساوي التوتر.

بمساعدة الظواهر التناضحي، يتم الحفاظ على استقلاب الماء والملح في جسم الإنسان. التناضح هو أساس آلية عمل الكلى. يستخدم محلول كلوريد الصوديوم متساوي التوتر (الفسيولوجي) (0.9٪) لفقد كميات كبيرة من الدم. يستخدم محلول كلوريد الصوديوم مفرط التوتر (10٪) عند وضع ضمادات الشاش على الجروح القيحية.

الضغط الجرمي- وهذا جزء من الضغط الأسموزي الناتج عن البروتينات.

في بلازما الدم البشري يشكل حوالي 0.5٪ فقط من الضغط الأسموزي (0.03-0.04 ضغط جوي أو 2.5 - 4.0 كيلو باسكال). ومع ذلك، يلعب الضغط الجرمي دورًا حاسمًا في تكوين السائل بين الخلايا، والبول الأولي، وما إلى ذلك. جدار الشعيرات الدموية نفاذية بحرية للماء والمواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض، ولكن ليس للبروتينات. يتم تحديد معدل ترشيح السوائل عبر جدار الشعيرات الدموية من خلال الفرق بين الضغط الجرمي لبروتينات البلازما والضغط الهيدروستاتيكي للدم الناتج عن عمل القلب. في نهاية الشرايين من الشعيرات الدموية، يمر المحلول الملحي مع العناصر الغذائية إلى الفضاء بين الخلايا. في النهاية الوريدية من الشعيرات الدموية، تستمر العملية في الاتجاه المعاكس، لأن الضغط الوريدي أقل من الضغط الجرمي. ونتيجة لذلك، تنتقل المواد التي تطلقها الخلايا إلى الدم. في الأمراض المصحوبة بانخفاض في تركيز البروتينات (خاصة الزلال) في الدم، ينخفض ​​​​الضغط الجرمي، وقد يكون هذا أحد أسباب تراكم السوائل في الفضاء بين الخلايا، مما يؤدي إلى تطور الوذمة.