تبیان، دستیار زندگی
در مورد کلوئیدها و اهمیت بحث در مورد این ساختارها در طرح درس کلوئیدها 1 صحبت شد. کلوئیدها اعم از اینکه معدنی یا آلی باشند،به شدت آب را جذب خود می کنند. ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

کلوئیدها (2)

اهداف:

  • آشنایی با عملکردهای کلوئیدها
  • آشنایی با عملکرد یون ها برای تشکیل پیوند

شرح درس:

در مورد کلوئیدها و اهمیت بحث در مورد این ساختارها در طرح درس "کلوئیدها (1) " صحبت شد. کلوئیدها اعم از اینکه معدنی یا آلی باشند، به شدت آب را جذب خود می کنند.

جذب آب از راه پیوستن قطب مثبت مولکول آب به سطحی که دارای باز منفی است صورت می گیرد و بدین ترتیب یک ورقه ی آبی hydration shell بر روی سطح کلوئید به وجود  می آید. از آنجا که این نیروها دارایی ماهیت الکترواستاتیکی اند، پیوند ناشی از آن ها پدیده ای همه یا هیچ نیست.


نیروی یاد شده در نزدیک سطح کلوئید خیلی قوی است، ولی با فاصله گرفتن مولکول آب از سطح کلوئیدها این نیرو ضعیف می شود. ترکیبی از وجود بار منفی سطحی و ورقه ی آبی عامل اساسی در ثبات سوسپانسیون کلوئیدهاست. به عبارت دقیق تر، ترکیب یاد شده از نزدیک شدن کلوئیدها به همدیگر و تشکیل قطعاتی که آن قدر سنگین باشند که ته نشین شوند جلوگیری می کند.


همان گونه که انتظار می رود کلوئیدها کاتیون های موجود در محلول خاک را نیز به خود جذب می کنند. چنانچه ورقه ی آبی موجود در اطراف کلوئیدها برداشته شده و بارهای منفی سطحی آن ها نیز خنثی شوند، سوسپانسیون کلوئیدی ثبات خود را از دست می دهند. متعاقب از دست رفتن ثبات، ذرات ریز کلوئیدها قادرند به همدیگر نزدیک شده و با تشکیل قطعات سنگین تر ته نشین شوند. میزان پیوستگی کاتیون ها به سطوح دارای بار منفی بستگی به برهم کنش های الکترواستاتیکی دارد. از این رو تمایل برای ایجاد پیوند متفاوت خواهد بود، که در ذیل آمده است:

Al3+ >H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+= NH4+ > Na+

در سری مذکور یون های آلومینیوم و سدیم به ترتیب بیشترین وکمترین تمایل را برای تشکیل پیوند دارند. یون های که دارای بار مثبت بیشتری هستند، بیشتر و شدیدتر نسبت به یون های با بار مثبت کمتر، نگهداری می شوند. با این حال، یون ها نیز هیدراته شده و قوانین الکترواستاتیک بسته به اندازه ی نسبی هیدراته تعدیل می یابند. از آنجا که یون های هیدراته ی کوچکتر قادرند بیشتر به سطوح کلوئیدی نزدیک شوند، اغلب با کلوئیدها پیوند قوی تری برقرار می کنند. جذب کاتیون ها توسط کلوئیدها برگشت پذیراست، به طوری که یون های دارای میل ترکیبی بالا قادرند جای یون های دیگر را بگیرند. به فرایند تبادل یون های جذب سطحی شده و یون های موجود در محلول خاک تبادل یونی گفته می شود.


اما آنیون ها چطور در دسترس گیاه قرار می گیرند؟ از آنجا که کلوئیدهای خاک دارای بار سطحی منفی اند، آنیون ها جذب این سطوح نمی شوند. اگر چه برخی مواد معدنی رسی خاک، کاتیون هایی مانند منیزیم دارند، ولی ظرفیت تبادل آنیونی اغلب خاک ها روی هم رفته ضعیف است.

در نتیجه چنین وضعیتی، آنیون ها نه تنها در خاک نگه داشته نمی شوند، بلکه به راحتی همراه با آب از خاک خارج شده و وارد آب های زیر زمینی می شوند. این پدیده عواقب مهمی برای فعالیت های کشاورزی دارد. مواد غذایی که به صورت آنیون هستند، به ویژه نیتروژن( -NO3) باید در مقادیر بسیار زیادی در خاک قرار داشته باشند تا به مقدار کافی توسط گیاه جذب شوند. به عنوان یک قاعده ی کلی، کشاورزان باید حداقل دو برابر مقدار نیتروژنی که برای تولید موفقیت آمیز یک محصول نیاز است مصرف کنند. متاسفانه بخش عمده ی این نیترات اضافی وارد آب های زیر زمینی می شود که در نهایت با ورود به رودخانه ها و دریاچه ها سبب تحریک رشد جلبک ها می شود.

توضیح فیلم:

کلوئیدها به سبب اینکه دارای بار منفی در سطح خود هستند، می توانند یون های مثبت را جذب کنند. ساختار کلویئدها که از کوچک ترین سایز برخوردارند، به شکل صفحه مانند می باشد.


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فاضل صحرانشین سامانی
تنظیم: مریم فروزان کیا