الغضروف المفصلي (الكيمياء): ماهيته وأنواعه - كيمياء - 2026

في الغضروف المفصلي هو انحناء سطح السائل. أيضًا ، هو السطح الحر للسائل عند السطح البيني للهواء السائل. تتميز السوائل بحجم ثابت وقليل من الانضغاط.

ومع ذلك ، يختلف شكل السوائل باختلاف شكل الحاوية التي تحتوي عليها. هذه الخاصية ترجع إلى الحركة العشوائية للجزيئات التي تشكلها.

المصدر: Jleedev عبر ويكيبيديا.

السوائل لها القدرة على التدفق وكثافة عالية والانتشار بسرعة في السوائل الأخرى التي تمتزج بها. يشغلون أدنى مساحة من الحاوية عن طريق الجاذبية ، مما يترك سطحًا غير مسطح تمامًا في الأعلى. في بعض الظروف يمكن أن تتخذ أشكالًا خاصة مثل القطرات والفقاعات والفقاعات.

تعتمد خصائص السوائل مثل نقطة الانصهار وضغط البخار واللزوجة وحرارة التبخر على شدة القوى بين الجزيئات التي تعطي السوائل تماسكًا.

ومع ذلك ، تتفاعل السوائل أيضًا مع الحاوية من خلال قوى الالتصاق. ثم ينشأ الغضروف المفصلي من هذه الظواهر الفيزيائية: الفرق بين قوى التماسك بين جزيئات السائل وقوى الالتصاق التي تسمح لها بتبليل الجدران.

ما هو الغضروف المفصلي؟

كما أوضحنا للتو ، فإن الغضروف المفصلي هو نتيجة لظواهر فيزيائية مختلفة ، من بينها التوتر السطحي للسائل.

قوى التماسك

قوى التماسك هي المصطلح الفيزيائي الذي يشرح التفاعلات بين الجزيئات داخل السائل. في حالة الماء ، ترجع قوى التماسك إلى تفاعل ثنائي القطب وثنائي القطب والروابط الهيدروجينية.

جزيء الماء ثنائي القطب في الطبيعة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الأكسجين الموجود في الجزيء كهرسلبي لأنه يحتوي على جشع للإلكترونات أكبر من الهيدروجين ، والذي يحدد أن الأكسجين مشحون سالبًا وأن الهيدروجين مشحون إيجابًا.

يوجد تجاذب إلكتروستاتيكي بين الشحنة السالبة لجزيء الماء الموجود على الأكسجين والشحنة الموجبة لجزيء الماء الآخر الموجود على الهيدروجين.

هذا التفاعل هو ما يعرف بالتفاعل ثنائي القطب أو القوة ، والذي يساهم في تماسك السائل.

قوى الالتصاق

من ناحية أخرى ، يمكن أن تتفاعل جزيئات الماء مع الجدران الزجاجية ، عن طريق الشحن الجزئي لذرات الهيدروجين من جزيئات الماء التي ترتبط بقوة بذرات الأكسجين الموجودة على سطح الزجاج.

هذا يشكل قوة الالتصاق بين السائل والجدار الصلب ؛ بالعامية يقال أن السائل يبلل الجدار.

عندما يتم وضع محلول السيليكون على سطح الزجاج ، فإن الماء لا يشرب الزجاج تمامًا ، ولكن تتشكل قطرات على الزجاج يمكن إزالتها بسهولة. وبالتالي ، يُشار إلى أنه بهذه المعالجة تقل قوة الالتصاق بين الماء والزجاج.

تحدث حالة مشابهة جدًا عندما تكون اليدين دهنية ، وعند غسلها بالماء ، يمكن رؤية قطرات محددة جدًا على الجلد بدلاً من الجلد الرطب.

أنواع الغضروف المفصلي

هناك نوعان من الغضروف المفصلي: المقعر والمحدب. في الصورة ، المقعر هو A ، والمحدب هو B. تشير الخطوط المنقطة إلى التدفق الصحيح عند قراءة قياس الحجم.

مقعر

المصدر: Cutler عبر Wikipedia.

يتميز الغضروف المفصلي المقعر بحقيقة أن زاوية التلامس θ التي يتكون منها الجدار الزجاجي بخط مماس للغضروف المفصلي ، والتي يتم إدخالها في السائل ، لها قيمة أقل من 90 درجة. إذا تم وضع كمية من السائل على الزجاج ، فإنها تميل إلى الانتشار على سطح الزجاج.

يظهر وجود هلالة مقعرة أن قوى التماسك داخل السائل أقل من قوة الالتصاق بالجدار الزجاجي السائل.

لذلك ، يستحم السائل أو يبلل الجدار الزجاجي ، ويحتفظ بكمية من السائل ويعطي الغضروف المفصلي شكلًا مقعرًا. الماء هو مثال على السائل الذي يشكل هلالة مقعرة.

محدب

في حالة الغضروف المفصلي المحدب ، قيمة زاوية التلامس θ أكبر من 90 درجة. الزئبق هو مثال على السائل الذي يشكل هلالة محدبة. عندما توضع قطرة من الزئبق على سطح زجاجي ، فإن قيمة زاوية التلامس θ تساوي 140 درجة.

تشير ملاحظة الغضروف المفصلي المحدب إلى أن قوى تماسك السائل أكبر من قوة الالتصاق بين السائل والجدار الزجاجي. يقال إن السائل لا يبلل الزجاج.

تعتبر قوى التماسك السطحية (السائل - السائل) والالتصاق (السائل - الصلب) مسؤولة عن العديد من الظواهر ذات الأهمية البيولوجية ؛ هذه هي حالة التوتر السطحي والشعرية.

التوتر السطحي

التوتر السطحي هو قوة جذب صافية تمارس على جزيئات السائل الموجود على السطح والتي تميل إلى إدخالها في السائل.

لذلك ، يميل التوتر السطحي إلى ربط السائل وإعطائه مزيدًا من الغضروف المفصلي ؛ أو بعبارة أخرى: تميل هذه القوة إلى إزالة سطح السائل من الجدار الزجاجي.

يميل التوتر السطحي إلى الانخفاض مع زيادة درجة الحرارة ، على سبيل المثال: التوتر السطحي للماء يساوي 0.076 نيوتن / م عند 0 درجة مئوية و 0.059 ن / م عند 100 درجة مئوية.

وفي الوقت نفسه ، فإن التوتر السطحي للزئبق عند 20 درجة مئوية هو 0.465 نيوتن / م. هذا من شأنه أن يفسر لماذا يشكل الزئبق هلالة محدبة.

الشعرية

إذا كانت زاوية التلامس θ أقل من 90 درجة ، وكان السائل يبلل الجدار الزجاجي ، فيمكن أن يرتفع السائل الموجود داخل الشعيرات الدموية الزجاجية إلى حالة التوازن.

يتم تعويض وزن العمود السائل عن طريق المكون الرأسي لقوة التماسك بسبب التوتر السطحي. لا تتدخل قوة الالتصاق لأنها عمودية على سطح الأنبوب.

لا يشرح هذا القانون كيف يمكن أن يرتفع الماء من الجذور إلى الأوراق من خلال أوعية نسيج الخشب.

في الواقع ، هناك عوامل أخرى تتدخل في هذا الصدد ، على سبيل المثال: عندما يتبخر الماء في الأوراق ، فإنه يسمح بامتصاص جزيئات الماء في الجزء العلوي من الشعيرات الدموية.

هذا يسمح للجزيئات الأخرى الموجودة في أسفل الشعيرات الدموية بالارتفاع لتحل محل جزيئات الماء المتبخر.

المراجع

1. جانونج ، دبليو إف (2002). علم وظائف الأعضاء الطبية. 2002. الطبعة ال 19. دليل التحرير Moderno.
2. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
3. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (4 أغسطس 2018). كيف تقرأ الغضروف المفصلي في الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
4. ويكيبيديا. (2018). الغضروف المفصلي (سائل). تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. فريدل س. (2018). ما هو الغضروف المفصلي؟ دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
6. التوتر السطحي. تم الاسترجاع من: chem.purdue.edu