SAMAR
12-03-2021, 06:03 PM
ما هو الانتشار
إن عملية الانتشار هي العملية التي يتم فيها هجرة بعض الجسيمات من منطقة التركيز العالي وصولاً إلى منطقة التركيز المنخفض، ويكون هناك فرق في تدرج تركيزات المساهمات في الانتشار، وإن التدرج اللوني هو التباين المتواجد في حجم المتغير، وإن التحول في المسافة تعرف باسم الطاقة المتدرجة، وإن الزيادة في مسافة الضغط تسمى بتدرج الضغط، فالانتشار هو عملية طبيعية وإن خلط الغازات المتعددة والمختلفة في الهواء تعتبر عملية طبيعية حيث أنها تحدث باستمرار، وإن مصطلح الانتشار أصله من الكلمة اللاتينية diffundere ومعناها التباين وإن الانتشار يحدث في حالة المادة الصلبة والسائلة والغازية ولكن تكون في الحالة الغازية أكثر وإن هناك الفرق بين الخاصية الأسموزية وخاصية الانتشار.
ومن الممكن أن نعرف أيضاً خاصية الانتشار بأنها هي حركة الجسميات وتتدفق من أماكن مرتفعة التركيز إلى أماكن منخفضة التركيز، وإن عملية التناضح تطلق على المادة التي تنتشر في الماء ، ويتم الانتشار في الكائنات الحية عن طيق غشاء شبه نافذ مرشح يعمل على السماح للأشياء بالمرور عبره.
حالة المادة التي لها خاصية الانتشار هي
إن حالة المادة التي لها خاصية الانتشار هي الحالة الغازية حيث أن جزيئات الغازات تكون أصغر بالإضافة إلى أنها تحتوي على طاقة حركية عالية وتكون سريعة أسرع من جزيئات المواد الصلبة والسائلة، ومن الممكن أن تملأ الغازات مكان متاح، ومن الممكن أن يتم ضغط الغازات بشكل سهل وسلس، ولكن في حالة المادة الصلبة فتكون جزيئاتها قد أخذت شكلاً ثابتاً لأنها لا تستطيع الانتقال من مكان إلى آخر، وتكون هذه الجزيئات قريبة جداً من بعضها البعض والفراغات فيما بينها شبه منعدمة، لهذا تأخذ حالة الجمود.
أما المادة في الحالة السائلة يكون انتشار السائل فيها بطيئاً، ويكمن السبب في أن جزيئات السائل تتحرك ببطء، ولكن عندما تتغير درجة الحرارة تزداد سرعة حركة الجزيئات، وبسبب توفير السائل لمساحة صغيرة لهذا ينتج عنه تكرار حركة التصادمات بين الجزيئات وبالتالي يكون الانتشار بطيئاً.
ولكن نجد أن في الحالة الغازية تكون المساحة ما بين الجزيئات كبيرة لهذا لا تصطدم مع بعضها البعض كثيراً وهذا يساعد في تواجد خاصية الانتشار، وبالمقارنة ما بين الجزيئات في الغازات والجزيئات في السوائل نلاحظ أن المسافة ما بين الجزيئات الغازية أكثر من المسافة بين جزيئات السوائل مما ينتج عنها وجود انتشار سريع للغازات أكثر من تواجدها في السوائل، لهذا فإن الطاقة الحركية تكون أسرع وأكثر في الجزيئات الغازية، لهذا نستخلص أن خاصية الانتشار تكون في الغازات أسرع من تواجدها في الحالة السائلة.
وهنا سنتطرق إلى خاصية الانتشار في كل حالة من حالات المادة مع العلم أنه تم التوضيح في هذا المقال أن خاصية الانتشار تكون كبيرة في الحالة الغازية للمادة ولكن هذا لا يمنع بتواجد خاصية الانتشار في الحالات السائلة والصلبة أو شبه الصلبة لهذا سنتطرق إلى كل حالة على حدة كالتالي:
الانتشار في الغاز حيث أنه يحدث بسرعة كبيرة، وإن الجزيئات تمتلك طاقة حركية كبيرة بسبب حركتها السريعة، ويتم انتشار الغاز بسرعة كبيرة، على سبيل المثال كخلط الغازات في الهوا حيث أنه لا يظهر الدخان الذي يخرج من المصانع إلا عندما يكون قريب من مصب المداخن، ويكمن السبب في أن الدخان يرتفع كثيراً إلى الأعلى وبالتالي يختلط مع الهواء ثم يختفي، وتحدث هذه العملية بسبب انتشار الغاز.
الانتشار في السوائل حيث أن معدل الانتشار فيه يكون أقل من معدل انتشاره في الغازات، حيث أن جزيئات الحالة السائلة تكون لها حركة متوسطة تعمل على توليد الطاقة الحركية للانتشار، حيث أننا نجد أنه عندما يتم وضع سائلين مع بعضهما يؤدي إلى خلطهما بسبب خاصية الانتشار، فمثلاً نجد أنه عندما نضع محلول الملح في الماء فإن هذا المحلول يجعل الماء مالحاً بعد أن يمر عليه مدة من الزمن، وإن هذا الأمر يحدث بسبب خاصية الانتشار في السوائل.
الانتشار في المادة الصلبة حيث أن الانتشار فيه يكون بطيء جداً حيث أن معدل خاصية الانتشار تكون معدومة، ويكمن السبب في أن جسيمات المادة الصلبة لها طاقة حركية قليلة جداً لأنها منعدمة الحركة، وبالتالي نجد أن الانتشار يأخذ وقتاً طويلاً في حالة المواد الصلبة، فعلى سبيل المثال نجد أن علامات الطباشير التي تتواجد على السبورة عندما تبقى مدة من الزمن يصعب علينا محوها، ويكمن السبب في أن جزيئات الطباشير قد انتشرت مع جزيئات السبورة السوداء ولهذا أصبح إزالتها أمراً يحتاج إلى بعض الجهد، ومن الممكن أن نذكر مثلاً آخراً يتجلى في تحضير السبائك حيث أنها تكون متضمنة من خليط من معدنين أو أكثر، وإن تحضيرها يعود إلى خاصية الانتشار في المادة الصلبة
أنواع الانتشار
إن للانتشار نوعان وهما:
الانتشار البسيط الذي يتم فيه تحرك لمادة عن طريق الغشاء الذي يكون شبه قابل للنفاذ، أو يتم تحريكه بدون مساعدة، وهو حركة الجزيئات عبر هذا الغشاء ذاته بدون أي مساعدة من قِبل قنوات البروتين، وإن أغشية الخلايا تكون متكونة من طبقة ثنائية فسفوليبيد، بالإضافة إلى تواجد طبقة وسطى غير قطبية تكون كارهة للماء وتكون في كلا جانبيها محمية عن طريق أسطح قطبية محبة للماء، وإن الجزيئات الكارهة للماء يمكنها أن تمر بسهولة عبر الغشاء المتواجد في الخلية، فعلى سبيل المثال على هذا النوع من الانتشار هو الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى النيتروجين، حيث أن لا يمكن لهذه الجزيئات القطبية أن تمر عبر الغشاء الموجود في الخلية.
الانتشار الميسر وهو الانتشار الذي يتم فيه انتقال الجزيئات من التركيز العالي إلى التركيز المنخفض، ويتم هذا الانتقال عن طريق غشاء الخلية ويحتاج إلى مساعدة من البروتين، وإن العوامل التي من الممكن أن تؤثر على الانتشار هي درجة الحرارة وحجم الجسيمات بالإضافة إلى منطقة التفاعل.
الانتشار في النبات
إن انتشار الماء في النبات تسمى بالعملية الأزموزية وهي التي يتم فيها انتشار الماء عن طريق أغشية شبه منفذة، وإن هذا الغشاء المنفذ هو الذي يلعب دوراً هاماً في السماح بمرور المذيب ولا يسمح بأن تمر دقائق المذاب، مع العلم أنه لا توجد أغشية تمنع بشكل كامل دقائق المذاب من أن تمر ولكن يبقى القليل منها التي يمكنها من العبور، وإن فصل الماء المقطر عن المحلول السكري أو من الممكن فصله عن المحلول الملحي فإن في هذه الحالة يكون فرق الجهد الكيميائي للمادة المذابة والمادة المذيبة سيقوم بعملية التوازن .
إن عملية الانتشار هي العملية التي يتم فيها هجرة بعض الجسيمات من منطقة التركيز العالي وصولاً إلى منطقة التركيز المنخفض، ويكون هناك فرق في تدرج تركيزات المساهمات في الانتشار، وإن التدرج اللوني هو التباين المتواجد في حجم المتغير، وإن التحول في المسافة تعرف باسم الطاقة المتدرجة، وإن الزيادة في مسافة الضغط تسمى بتدرج الضغط، فالانتشار هو عملية طبيعية وإن خلط الغازات المتعددة والمختلفة في الهواء تعتبر عملية طبيعية حيث أنها تحدث باستمرار، وإن مصطلح الانتشار أصله من الكلمة اللاتينية diffundere ومعناها التباين وإن الانتشار يحدث في حالة المادة الصلبة والسائلة والغازية ولكن تكون في الحالة الغازية أكثر وإن هناك الفرق بين الخاصية الأسموزية وخاصية الانتشار.
ومن الممكن أن نعرف أيضاً خاصية الانتشار بأنها هي حركة الجسميات وتتدفق من أماكن مرتفعة التركيز إلى أماكن منخفضة التركيز، وإن عملية التناضح تطلق على المادة التي تنتشر في الماء ، ويتم الانتشار في الكائنات الحية عن طيق غشاء شبه نافذ مرشح يعمل على السماح للأشياء بالمرور عبره.
حالة المادة التي لها خاصية الانتشار هي
إن حالة المادة التي لها خاصية الانتشار هي الحالة الغازية حيث أن جزيئات الغازات تكون أصغر بالإضافة إلى أنها تحتوي على طاقة حركية عالية وتكون سريعة أسرع من جزيئات المواد الصلبة والسائلة، ومن الممكن أن تملأ الغازات مكان متاح، ومن الممكن أن يتم ضغط الغازات بشكل سهل وسلس، ولكن في حالة المادة الصلبة فتكون جزيئاتها قد أخذت شكلاً ثابتاً لأنها لا تستطيع الانتقال من مكان إلى آخر، وتكون هذه الجزيئات قريبة جداً من بعضها البعض والفراغات فيما بينها شبه منعدمة، لهذا تأخذ حالة الجمود.
أما المادة في الحالة السائلة يكون انتشار السائل فيها بطيئاً، ويكمن السبب في أن جزيئات السائل تتحرك ببطء، ولكن عندما تتغير درجة الحرارة تزداد سرعة حركة الجزيئات، وبسبب توفير السائل لمساحة صغيرة لهذا ينتج عنه تكرار حركة التصادمات بين الجزيئات وبالتالي يكون الانتشار بطيئاً.
ولكن نجد أن في الحالة الغازية تكون المساحة ما بين الجزيئات كبيرة لهذا لا تصطدم مع بعضها البعض كثيراً وهذا يساعد في تواجد خاصية الانتشار، وبالمقارنة ما بين الجزيئات في الغازات والجزيئات في السوائل نلاحظ أن المسافة ما بين الجزيئات الغازية أكثر من المسافة بين جزيئات السوائل مما ينتج عنها وجود انتشار سريع للغازات أكثر من تواجدها في السوائل، لهذا فإن الطاقة الحركية تكون أسرع وأكثر في الجزيئات الغازية، لهذا نستخلص أن خاصية الانتشار تكون في الغازات أسرع من تواجدها في الحالة السائلة.
وهنا سنتطرق إلى خاصية الانتشار في كل حالة من حالات المادة مع العلم أنه تم التوضيح في هذا المقال أن خاصية الانتشار تكون كبيرة في الحالة الغازية للمادة ولكن هذا لا يمنع بتواجد خاصية الانتشار في الحالات السائلة والصلبة أو شبه الصلبة لهذا سنتطرق إلى كل حالة على حدة كالتالي:
الانتشار في الغاز حيث أنه يحدث بسرعة كبيرة، وإن الجزيئات تمتلك طاقة حركية كبيرة بسبب حركتها السريعة، ويتم انتشار الغاز بسرعة كبيرة، على سبيل المثال كخلط الغازات في الهوا حيث أنه لا يظهر الدخان الذي يخرج من المصانع إلا عندما يكون قريب من مصب المداخن، ويكمن السبب في أن الدخان يرتفع كثيراً إلى الأعلى وبالتالي يختلط مع الهواء ثم يختفي، وتحدث هذه العملية بسبب انتشار الغاز.
الانتشار في السوائل حيث أن معدل الانتشار فيه يكون أقل من معدل انتشاره في الغازات، حيث أن جزيئات الحالة السائلة تكون لها حركة متوسطة تعمل على توليد الطاقة الحركية للانتشار، حيث أننا نجد أنه عندما يتم وضع سائلين مع بعضهما يؤدي إلى خلطهما بسبب خاصية الانتشار، فمثلاً نجد أنه عندما نضع محلول الملح في الماء فإن هذا المحلول يجعل الماء مالحاً بعد أن يمر عليه مدة من الزمن، وإن هذا الأمر يحدث بسبب خاصية الانتشار في السوائل.
الانتشار في المادة الصلبة حيث أن الانتشار فيه يكون بطيء جداً حيث أن معدل خاصية الانتشار تكون معدومة، ويكمن السبب في أن جسيمات المادة الصلبة لها طاقة حركية قليلة جداً لأنها منعدمة الحركة، وبالتالي نجد أن الانتشار يأخذ وقتاً طويلاً في حالة المواد الصلبة، فعلى سبيل المثال نجد أن علامات الطباشير التي تتواجد على السبورة عندما تبقى مدة من الزمن يصعب علينا محوها، ويكمن السبب في أن جزيئات الطباشير قد انتشرت مع جزيئات السبورة السوداء ولهذا أصبح إزالتها أمراً يحتاج إلى بعض الجهد، ومن الممكن أن نذكر مثلاً آخراً يتجلى في تحضير السبائك حيث أنها تكون متضمنة من خليط من معدنين أو أكثر، وإن تحضيرها يعود إلى خاصية الانتشار في المادة الصلبة
أنواع الانتشار
إن للانتشار نوعان وهما:
الانتشار البسيط الذي يتم فيه تحرك لمادة عن طريق الغشاء الذي يكون شبه قابل للنفاذ، أو يتم تحريكه بدون مساعدة، وهو حركة الجزيئات عبر هذا الغشاء ذاته بدون أي مساعدة من قِبل قنوات البروتين، وإن أغشية الخلايا تكون متكونة من طبقة ثنائية فسفوليبيد، بالإضافة إلى تواجد طبقة وسطى غير قطبية تكون كارهة للماء وتكون في كلا جانبيها محمية عن طريق أسطح قطبية محبة للماء، وإن الجزيئات الكارهة للماء يمكنها أن تمر بسهولة عبر الغشاء المتواجد في الخلية، فعلى سبيل المثال على هذا النوع من الانتشار هو الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى النيتروجين، حيث أن لا يمكن لهذه الجزيئات القطبية أن تمر عبر الغشاء الموجود في الخلية.
الانتشار الميسر وهو الانتشار الذي يتم فيه انتقال الجزيئات من التركيز العالي إلى التركيز المنخفض، ويتم هذا الانتقال عن طريق غشاء الخلية ويحتاج إلى مساعدة من البروتين، وإن العوامل التي من الممكن أن تؤثر على الانتشار هي درجة الحرارة وحجم الجسيمات بالإضافة إلى منطقة التفاعل.
الانتشار في النبات
إن انتشار الماء في النبات تسمى بالعملية الأزموزية وهي التي يتم فيها انتشار الماء عن طريق أغشية شبه منفذة، وإن هذا الغشاء المنفذ هو الذي يلعب دوراً هاماً في السماح بمرور المذيب ولا يسمح بأن تمر دقائق المذاب، مع العلم أنه لا توجد أغشية تمنع بشكل كامل دقائق المذاب من أن تمر ولكن يبقى القليل منها التي يمكنها من العبور، وإن فصل الماء المقطر عن المحلول السكري أو من الممكن فصله عن المحلول الملحي فإن في هذه الحالة يكون فرق الجهد الكيميائي للمادة المذابة والمادة المذيبة سيقوم بعملية التوازن .