مادة غروانية

فيزياء المادة المكثفة
المراحل مرحلة الانتقال جودة عالية
حالات المادة صلب سائل الغاز بلازما تكاثف بوز-أينشتاين غاز بوز مكثف فرميوني غاز فيرمي سائل فيرمي مادة صلبة للغاية السيولة الفائقة سائل لوتينجر بلورة الزمن
ظواهر الطور معلمة الطلب مرحلة الانتقال جودة عالية
المراحل الالكترونية بنية النطاق الإلكتروني بلازما عازل عازل موت أشباه الموصلات شبه معدني موصل موصل فائق حرارية كهربائية كهرضغطية المواد الكهروضوئية العازل الطوبولوجي أشباه الموصلات بدون فجوات دورانية
الظواهر الالكترونية تأثير هول الكمي تأثير دوران القاعة تأثير كوندو
المراحل المغناطيسية المغناطيس مغناطيس فائق المغناطيس مغناطيس فائق البارامغناطيس الحديدي مضاد المغناطيس الحديدي زجاج دوار
شبه الجسيمات الفونون إكسيتون بلازمون بولاريتون بولارون ماجنون روتون
مادة ناعمة مادة صلبة غير متبلورة مادة غروانية مادة حبيبية الكريستال السائل البوليمر
العلماء فان دير فالز أونيس فون لاوي براج ديباي بلوخ أونسيجر موت بييرلز لاندو لوتينجر أندرسون فان فليك هوبارد شوكلي باردين كوبر شريفر جوزيفسون لويس نيل إساكي جيايفر كوهن كادانوف فيشر ويلسون من كليتزينج بينيج روهرر بيدنورز مولر لافلين ستورمر يانغ تسوي أبريكوسوف جينزبورج ليجيت باريسي ويتيرتش بيرديو
بوابة الفيزياء  فئة
ف ت هـ

المادة الغروانية هي خليط يتكون من مادة واحدة تتكون من جزيئات غير قابلة للذوبان موزعة مجهريًا معلقة في مادة أخرى. تحدد بعض التعريفات أن الجزيئات يجب أن تكون موزعة في سائل ، ^[1] بينما توسع تعريفات أخرى التعريف ليشمل مواد مثل الهباء الجوي والهلام . يشير مصطلح التعليق الغرواني بشكل لا لبس فيه إلى الخليط الكلي (على الرغم من أن المعنى الضيق لكلمة التعليق يتميز عن الغرويات بحجم الجسيمات الأكبر). يحتوي الغرواني على طور مشتت (الجسيمات المعلقة) وطور مستمر (وسط التعليق). يبلغ قطر جزيئات الطور المشتت حوالي 1 نانومتر إلى 1 ميكرومتر . ^{[2] [3]}

بعض الغرويات تكون شفافة بسبب تأثير تيندال ، وهو تشتت الضوء بواسطة الجسيمات الموجودة في الغرويات. وقد تكون الغرويات الأخرى معتمة أو ذات لون خفيف.

المعلقات الغروانية هي موضوع علم الواجهة والغرويات . بدأ هذا المجال من الدراسة في عام 1845 بواسطة فرانشيسكو سيلمي ، ^{[4] [5] [6] [7]} الذي أطلق عليها اسم المحاليل الزائفة، وتوسع بواسطة مايكل فاراداي ^[8] وتوماس جراهام ، الذي صاغ مصطلح الغرويات في عام 1861. ^[9]

يمكن تصنيف الغرويات على النحو التالي:

متوسطة/مرحلة		المرحلة المشتتة
		الغاز	سائل	صلب
وسط التشتت	الغاز	لا توجد مثل هذه الغرويات معروفة. ومن المعروف أن الهيليوم والزينون غير قابلين للامتزاج في ظل ظروف معينة. [13] [14]	الهباء الجوي السائل أمثلة: الضباب ، السحب ، التكثيف ، الضباب ، البخار ، بخاخات الشعر	الهباء الجوي الصلب أمثلة: الدخان ، سحابة الجليد ، الجسيمات الجوية
	سائل	مثال على الرغوة : الكريمة المخفوقة ، كريم الحلاقة	المستحلب أو البلورات السائلة أمثلة: الحليب ، المايونيز ، كريم اليد ، اللاتكس ، الأغشية البيولوجية ، المكثفات الجزيئية الحيوية السائلة	أمثلة على المحاليل : الحبر المصطبغ ، الرواسب ، الرواسب ، المكثفات الجزيئية الحيوية الصلبة
	صلب	الرغوة الصلبة أمثلة: الهلام الهوائي ، الصابون العائم ، البوليسترين ، الخفاف	أمثلة على الهلام : الأجار ، الجيلاتين ، الهلام ، المكثفات الجزيئية الحيوية الشبيهة بالهلام	مادة صلبة مثال: زجاج التوت البري

يمكن تسمية المخاليط المتجانسة ذات الطور المشتت في هذا النطاق الحجمي بالهباء الجوي الغرواني ، أو المستحلبات الغروانية ، أو المعلقات الغروانية ، أو الرغوات الغروانية ، أو المستحلبات الغروانية ، أو المياه المالحة .

• 
  هلام هوائي
• 
  مكعبات الجيلي
• 
  هلام السيليكا الغرواني ذو بريق خفيف
• 
  قشدة
• 
  كمية قليلة من جل الشعر
• 
  الكريمات عبارة عن مستحلبات شبه صلبة من الزيت والماء. تستخدم كريمات الزيت في الماء لأغراض تجميلية بينما تستخدم كريمات الماء في الزيت لأغراض طبية.
• 
  تأثير تيندال في الأوباليت :
  ينثر الضوء الأزرق مما يجعله يبدو أزرق من الجانب، لكن الضوء البرتقالي يضيء من خلاله.
  الأوبال عبارة عن هلام يتشتت فيه الماء في بلورات السيليكا .
• 
  الحليب - مستحلب من كرات الدهون السائلة المنتشرة في الماء
• 
  شَبُّورَة

تصف الهيدروكولويدات بعض المواد الكيميائية (معظمها من السكريات المتعددة والبروتينات ) التي يمكن تشتتها غروانيًا في الماء . وبالتالي تصبح "قابلة للذوبان" بشكل فعال وتغير من خصائص المياه عن طريق رفع اللزوجة و/أو تحفيز التجلط. قد توفر تأثيرات تفاعلية أخرى مع مواد كيميائية أخرى، في بعض الحالات تكون تآزرية وفي حالات أخرى مضادة. باستخدام هذه السمات، تعد الهيدروكولويدات مواد كيميائية مفيدة للغاية حيث يمكنها في العديد من مجالات التكنولوجيا من الأغذية إلى المستحضرات الصيدلانية والعناية الشخصية والتطبيقات الصناعية، توفير الاستقرار وعدم الاستقرار والفصل والتجلط والتحكم في التدفق والتحكم في التبلور والعديد من التأثيرات الأخرى. بصرف النظر عن استخدامات الأشكال القابلة للذوبان، فإن بعض الهيدروكولويدات لها وظائف مفيدة إضافية في شكل جاف إذا تمت إزالة الماء منها بعد الذوبان - كما هو الحال في تكوين أفلام لشرائط التنفس أو أغلفة السجق أو في الواقع، ألياف تضميد الجروح، بعضها أكثر توافقًا مع الجلد من غيرها. هناك العديد من الأنواع المختلفة من الهيدروكولويدات ولكل منها اختلافات في البنية والوظيفة والفائدة والتي تكون بشكل عام الأنسب لمجالات تطبيق معينة في التحكم في الرومولوجيا والتعديل الفيزيائي للشكل والملمس. بعض الهيدروكولويدات مثل النشا والكازين هي أغذية مفيدة بالإضافة إلى تعديلات الرومولوجيا، والبعض الآخر له قيمة غذائية محدودة، وعادة ما يوفر مصدرًا للألياف. ^[15]

يشير مصطلح الهيدروكولويدات أيضًا إلى نوع من الضمادات المصممة لحبس الرطوبة في الجلد ومساعدة عملية الشفاء الطبيعية للجلد لتقليل الندبات والحكة والألم.

تحتوي المواد الغروية المائية على نوع من المواد المكونة للهلام، مثل كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (NaCMC) والجيلاتين. وعادة ما يتم دمجها مع نوع من المواد المانعة للتسرب، مثل البولي يوريثين "للالتصاق" بالجلد.

يحتوي الغرواني على طور متفرق وطور مستمر، بينما في المحلول، يشكل المذاب والمذيب طورًا واحدًا فقط. المذاب في المحلول عبارة عن جزيئات أو أيونات فردية ، بينما تكون الجسيمات الغروانية أكبر . على سبيل المثال، في محلول الملح في الماء، تذوب بلورة كلوريد الصوديوم (NaCl) ، وتحيط جزيئات الماء بأيونات Na ⁺ وCl ⁻ . ومع ذلك، في الغرواني مثل الحليب، تكون الجسيمات الغروانية عبارة عن كرات من الدهون، وليس جزيئات دهنية فردية. نظرًا لأن الغرواني عبارة عن مراحل متعددة، فإن له خصائص مختلفة جدًا مقارنة بالمحلول المستمر المختلط بالكامل. ^[16]

تلعب القوى التالية دورًا مهمًا في تفاعل جسيمات الغروانية: ^{[17] [18]}

• تنافر الحجم المستبعد : يشير هذا إلى استحالة حدوث أي تداخل بين الجسيمات الصلبة.
• التفاعل الكهروستاتيكي : تحمل الجسيمات الغروانية غالبًا شحنة كهربائية وبالتالي تجتذب أو تتنافر مع بعضها البعض. وتعتبر شحنة كل من الطور المستمر والمتفرق، بالإضافة إلى قدرة الطور على الحركة، من العوامل المؤثرة على هذا التفاعل.
• قوى فان دير فالس : تحدث هذه القوى نتيجة للتفاعل بين قطبين ثنائيين إما دائمين أو مستحثين. وحتى إذا لم يكن للجسيمات قطب ثنائي دائم، فإن تقلبات كثافة الإلكترونات تؤدي إلى نشوء قطب ثنائي مؤقت في الجسيم. ويؤدي هذا القطب الثنائي المؤقت إلى نشوء قطب ثنائي في الجسيمات القريبة. ثم ينجذب القطب الثنائي المؤقت والقطب الثنائي المستحث إلى بعضهما البعض. وهذا ما يُعرف بقوة فان دير فالس، وهي موجودة دائمًا (ما لم تتطابق مؤشرات الانكسار للمرحلتين المشتتة والمستمرة)، وهي قصيرة المدى وجاذبة.
• القوى الفراغية : قوة فراغية منفرة تحدث عادة بسبب البوليمرات الممتصة التي تغطي سطح الغرواني.
• قوى الاستنزاف : قوة جذب إنتروبيا تنشأ من اختلال الضغط الأسموزي عندما تكون الغرويات معلقة في وسط من جزيئات أو بوليمرات أصغر بكثير تسمى المستنفذات.

يؤثر مجال الجاذبية الأرضية على الجسيمات الغروانية. لذلك، إذا كانت الجسيمات الغروانية أكثر كثافة من وسط التعليق، فإنها تترسب (تسقط إلى القاع)، أو إذا كانت أقل كثافة، فإنها تطفو إلى الأعلى. كما أن الجسيمات الأكبر حجمًا لديها ميل أكبر للترسيب لأنها تتمتع بحركة براونية أصغر لمقاومة هذه الحركة.

يتم إيجاد سرعة الترسيب أو التكسير عن طريق معادلة قوة سحب ستوكس مع قوة الجاذبية :

${\displaystyle m_{A}g=6\pi \eta rv}$

أين

${\displaystyle m_{A}g}$هو الوزن الأرخميدي للجسيمات الغروانية،

${\displaystyle \eta }$هي لزوجة وسط التعليق،

${\displaystyle r}$هو نصف قطر الجسيم الغرواني،

وهي سرعة الترسيب أو التكسير. ${\displaystyle v}$

يتم إيجاد كتلة الجسيم الغرواني باستخدام:

${\displaystyle m_{A}=V(\rho _{1}-\rho _{2})}$

أين

${\displaystyle V}$هو حجم الجسيم الغرواني، محسوبًا باستخدام حجم الكرة ،${\displaystyle V={\frac {4}{3}}\pi r^{3}}$

وهو الفرق في كثافة الكتلة بين الجسيم الغرواني ووسط التعليق. ${\displaystyle \rho _{1}-\rho _{2}}$

من خلال إعادة الترتيب، تكون سرعة الترسيب أو التكسير:

${\displaystyle v={\frac {m_{A}g}{6\pi \eta r}}}$

يوجد حد أقصى لحجم قطر الجسيمات الغروانية لأن الجسيمات التي يزيد حجمها عن 1 ميكرومتر تميل إلى الترسيب، وبالتالي لن تعتبر المادة بعد الآن تعليقًا غروانيًا. ^[19]

يقال أن الجسيمات الغروانية في حالة توازن ترسيب إذا كان معدل الترسيب يساوي معدل الحركة من الحركة البراونية.

هناك طريقتان رئيسيتان لتحضير الغرويات: ^[20]

• تشتت الجسيمات أو القطرات الكبيرة إلى الأبعاد الغروانية عن طريق الطحن أو الرش أو تطبيق القص (على سبيل المثال، الاهتزاز أو الخلط أو الخلط بالقص العالي ).
• تكثيف الجزيئات الصغيرة المذابة إلى جزيئات غروانية أكبر عن طريق الترسيب أو التكثيف أو تفاعلات الأكسدة والاختزال . تستخدم مثل هذه العمليات في تحضير السيليكا الغروانية أو الذهب .

يتم تحديد استقرار النظام الغرواني من خلال بقاء الجسيمات معلقة في المحلول ويعتمد على قوى التفاعل بين الجسيمات. وتشمل هذه التفاعلات الكهروستاتيكية وقوى فان دير فالس ، لأن كلاهما يساهم في الطاقة الحرة الكلية للنظام. ^[21]

يكون الغرواني مستقرًا إذا كانت طاقة التفاعل الناتجة عن قوى الجذب بين الجسيمات الغروانية أقل من kT ، حيث k هو ثابت بولتزمان وT هي درجة الحرارة المطلقة . إذا كانت هذه هي الحالة، فإن الجسيمات الغروانية سوف تتنافر أو تنجذب بشكل ضعيف فقط، وستظل المادة معلقة.

إذا كانت طاقة التفاعل أكبر من kT، فإن قوى الجذب ستسود، وستبدأ الجسيمات الغروانية في التكتل معًا. يشار إلى هذه العملية عمومًا باسم التجميع ، ولكن يُشار إليها أيضًا باسم التكتل أو التخثر أو الترسيب . ^[22] في حين تُستخدم هذه المصطلحات غالبًا بالتبادل، إلا أنها تختلف قليلاً في بعض التعريفات. على سبيل المثال، يمكن استخدام التخثر لوصف التجمع الدائم غير القابل للعكس حيث تكون القوى التي تربط الجسيمات معًا أقوى من أي قوى خارجية ناجمة عن التحريك أو الخلط. يمكن استخدام التكتل لوصف التجمع القابل للعكس الذي ينطوي على قوى جذب أضعف، وعادةً ما يُطلق على التجمع اسم التكتل . عادةً ما يتم حجز مصطلح الترسيب لوصف تغير الطور من تشتت غرواني إلى مادة صلبة (راسب) عندما يتعرض لاضطراب. ^[19] يتسبب التجمع في الترسيب أو التكتل، وبالتالي فإن الغرواني غير مستقر: إذا حدثت أي من هاتين العمليتين، فلن يكون الغرواني معلقًا بعد الآن.

التثبيت الكهروستاتيكي والتثبيت الفراغي هما الآليتان الرئيسيتان للاستقرار ضد التجمع.

• يعتمد التثبيت الكهروستاتيكي على التنافر المتبادل للشحنات الكهربائية المتشابهة. يتم تنظيم شحنة الجسيمات الغروانية في طبقة مزدوجة كهربائية ، حيث يتم شحن الجسيمات على السطح، ولكنها تجتذب بعد ذلك الأيونات المضادة (أيونات الشحنة المعاكسة) التي تحيط بالجسيم. يمكن قياس التنافر الكهروستاتيكي بين الجسيمات الغروانية المعلقة بسهولة من حيث جهد زيتا . يتم وصف التأثير المشترك لجذب فان دير فال والتنافر الكهروستاتيكي على التجمع كميًا بواسطة نظرية DLVO . ^[23] إحدى الطرق الشائعة لتثبيت الغرواني (تحويله من راسب) هي الببتيد ، وهي عملية يتم فيها رجها بالكهرباء.
• تتكون عملية التثبيت الفراغي من امتصاص طبقة من البوليمر أو المادة الخافضة للتوتر السطحي على الجسيمات لمنعها من الاقتراب في نطاق قوى الجذب. ^[19] يتكون البوليمر من سلاسل متصلة بسطح الجسيم، والجزء من السلسلة الذي يمتد للخارج قابل للذوبان في وسط التعليق. ^[24] تُستخدم هذه التقنية لتثبيت الجسيمات الغروانية في جميع أنواع المذيبات، بما في ذلك المذيبات العضوية. ^[25]

ومن الممكن أيضًا الجمع بين الآليتين (الاستقرار الكهروستاتيكي).

تمثل الطريقة المسماة تثبيت شبكة الهلام الطريقة الأساسية لإنتاج غرويات مستقرة لكل من التكتل والترسيب. تتكون الطريقة من إضافة بوليمر قادر على تكوين شبكة هلامية إلى التعليق الغرواني. تعوق صلابة المصفوفة البوليمرية حيث يتم حبس الجسيمات عملية ترسيب الجسيمات، ^[26] ويمكن للسلاسل البوليمرية الطويلة أن توفر تثبيتًا مكانيًا أو كهربائيًا للجسيمات المشتتة. ومن أمثلة هذه المواد صمغ الزانثان والغوار .

يمكن تحقيق زعزعة الاستقرار من خلال طرق مختلفة:

• إزالة الحاجز الكهروستاتيكي الذي يمنع تجمع الجسيمات. يمكن إنجاز ذلك عن طريق إضافة الملح إلى المعلق لتقليل طول فحص ديباي (عرض الطبقة المزدوجة الكهربائية) للجسيمات. يتم إنجاز ذلك أيضًا عن طريق تغيير درجة حموضة المعلق لتحييد الشحنة السطحية للجسيمات في المعلق بشكل فعال. ^[1] يؤدي هذا إلى إزالة القوى الطاردة التي تبقي الجسيمات الغروانية منفصلة وتسمح بالتجمع بسبب قوى فان دير فالس. يمكن أن تتجلى التغييرات الطفيفة في درجة الحموضة في تغيير كبير في جهد زيتا . عندما يكون حجم جهد زيتا أقل من عتبة معينة، عادةً حوالي ± 5 مللي فولت، يميل التخثر أو التجمع السريع إلى الحدوث. ^[27]
• إضافة مادة تكتل بوليمرية مشحونة. يمكن لمواد تكتل البوليمر أن تربط بين الجسيمات الغروانية الفردية من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية الجاذبة. على سبيل المثال، يمكن تكتل جزيئات السيليكا الغروانية أو الطينية المشحونة سلبًا عن طريق إضافة بوليمر مشحون إيجابيًا.
• إضافة البوليمرات غير الممتصة والتي تسمى بالمستنفدات والتي تسبب التجمع بسبب التأثيرات الانتروبية.

تشكل المعلقات الغروانية غير المستقرة ذات الكسر الحجمي المنخفض معلقات سائلة متكتلة، حيث تترسب مجموعات فردية من الجسيمات إذا كانت أكثر كثافة من وسط التعليق، أو كريمة إذا كانت أقل كثافة. ومع ذلك، تشكل المعلقات الغروانية ذات الكسر الحجمي الأعلى هلاميات غروانية ذات خصائص لزجة مرنة . تتدفق المواد الهلامية الغروانية اللزجة المرنة، مثل البنتونيت ومعجون الأسنان ، مثل السوائل تحت القص، لكنها تحافظ على شكلها عند إزالة القص. ولهذا السبب يمكن عصر معجون الأسنان من أنبوب معجون الأسنان، لكنه يبقى على فرشاة الأسنان بعد وضعه.

التقنية الأكثر استخدامًا لمراقبة حالة تشتت المنتج، وتحديد وقياس ظاهرة عدم الاستقرار، هي تشتت الضوء المتعدد المقترن بالمسح الرأسي. ^{[28] [29] [30] [31]} تعتمد هذه الطريقة، المعروفة باسم قياس العكارة ، على قياس جزء الضوء الذي تبعثر بعد إرساله عبر العينة بواسطة الجسيمات الغروانية. تكون شدة التشتت الخلفي متناسبة بشكل مباشر مع متوسط ​​حجم الجسيمات وجزء الحجم من الطور المشتت. لذلك، يتم الكشف عن التغيرات المحلية في التركيز الناجمة عن الترسيب أو التكتل، وتكتل الجسيمات معًا الناجم عن التجمع، ومراقبتها. ^[32] ترتبط هذه الظواهر بالغرويات غير المستقرة.

يمكن استخدام التشتت الضوئي الديناميكي للكشف عن حجم الجسيم الغرواني عن طريق قياس سرعة انتشاره. تتضمن هذه الطريقة توجيه ضوء الليزر نحو الغرواني. سيشكل الضوء المشتت نمط تداخل، ويحدث التقلب في شدة الضوء في هذا النمط بسبب الحركة البراونية للجسيمات. إذا زاد الحجم الظاهري للجسيمات بسبب تكتلها معًا عن طريق التكتل، فسيؤدي ذلك إلى حركة براونية أبطأ. يمكن لهذه التقنية تأكيد حدوث التكتل إذا تم تحديد حجم الجسيم الظاهري ليكون خارج نطاق الحجم النموذجي للجسيمات الغروانية. ^[21]

إن عملية عدم الاستقرار الحركية قد تكون طويلة إلى حد ما (تصل إلى عدة أشهر أو سنوات لبعض المنتجات). وبالتالي، غالبًا ما يكون من المطلوب من المُصنِّع استخدام طرق تسريع أخرى للوصول إلى وقت تطوير معقول لتصميم منتج جديد. الطرق الحرارية هي الأكثر استخدامًا وتتكون من زيادة درجة الحرارة لتسريع عدم الاستقرار (أقل من درجات الحرارة الحرجة لانعكاس الطور أو التحلل الكيميائي). تؤثر درجة الحرارة ليس فقط على اللزوجة، بل وأيضًا على التوتر السطحي في حالة المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية أو بشكل عام على قوى التفاعل داخل النظام. يتيح تخزين المستحلب في درجات حرارة عالية محاكاة الظروف الحقيقية للمنتج (على سبيل المثال أنبوب كريم الوقاية من الشمس في سيارة في الصيف)، ولكن أيضًا لتسريع عمليات عدم الاستقرار حتى 200 مرة. تُستخدم أحيانًا التسارع الميكانيكي بما في ذلك الاهتزاز والطرد المركزي والتحريك. إنها تخضع المنتج لقوى مختلفة تدفع الجسيمات / القطرات ضد بعضها البعض، وبالتالي تساعد في تصريف الفيلم. بعض المستحلبات لا تتحد أبدًا في الجاذبية العادية، بينما تفعل ذلك تحت الجاذبية الاصطناعية. ^[33] تم تسليط الضوء على فصل مجموعات مختلفة من الجسيمات عند استخدام الطرد المركزي والاهتزاز. ^[34]

في الفيزياء ، تعتبر الغرويات نظامًا نموذجيًا مثيرًا للاهتمام للذرات . ^[35] الجسيمات الغروية بمقياس الميكرومتر كبيرة بما يكفي لرصدها بواسطة التقنيات البصرية مثل المجهر البؤري . تحكم العديد من القوى التي تحكم بنية وسلوك المادة، مثل تفاعلات الحجم المستبعدة أو القوى الكهروستاتيكية، بنية وسلوك المعلقات الغروية. على سبيل المثال، يمكن تطبيق نفس التقنيات المستخدمة في نمذجة الغازات المثالية لنمذجة سلوك المعلقات الغروية الكروية الصلبة. يمكن دراسة التحولات الطورية في المعلقات الغروية في الوقت الفعلي باستخدام التقنيات البصرية، ^[36] وهي مماثلة للتحولات الطورية في السوائل. في العديد من الحالات المثيرة للاهتمام، يتم استخدام السيولة البصرية للتحكم في المعلقات الغروية. ^{[36] [37]}

البلورة الغروانية عبارة عن مجموعة عالية الترتيب من الجسيمات التي يمكن تشكيلها على مدى طويل جدًا (عادةً في حدود بضعة ملليمترات إلى سنتيمتر واحد) والتي تبدو مماثلة لنظيراتها الذرية أو الجزيئية. ^[38] يمكن العثور على أحد أفضل الأمثلة الطبيعية لظاهرة الترتيب هذه في الأوبال الثمين ، حيث تنشأ مناطق لامعة من اللون الطيفي النقي من مجالات مضغوطة بشكل وثيق من الكرات الغروانية غير المتبلورة من ثاني أكسيد السيليكون (أو السيليكا ، SiO2 ₎ . ^{[39] [40]} تترسب هذه الجسيمات الكروية في برك عالية السليكون في أستراليا وأماكن أخرى، وتشكل هذه المصفوفات عالية الترتيب بعد سنوات من الترسيب والضغط تحت القوى الهيدروستاتيكية والجاذبية. توفر المصفوفات الدورية للجسيمات الكروية دون الميكرومتر مصفوفات مماثلة من الفراغات الخلالية ، والتي تعمل كشبكة حيود طبيعية لموجات الضوء المرئي ، خاصةً عندما تكون المسافة الخلالية بنفس ترتيب حجم موجة الضوء الواردة . ^{[41] [42]}

وهكذا، فقد كان معروفًا منذ سنوات عديدة أنه بسبب التفاعلات الكولومبية التنافرية ، يمكن للجزيئات الكبيرة المشحونة كهربائيًا في بيئة مائية أن تظهر ارتباطات شبيهة بالبلورات طويلة المدى مع مسافات الفصل بين الجسيمات، والتي غالبًا ما تكون أكبر بكثير من قطر الجسيم الفردي. في كل هذه الحالات في الطبيعة، يمكن أن يُعزى نفس التألق اللامع (أو لعبة الألوان) إلى الانعراج والتداخل البناء لموجات الضوء المرئية التي تلبي قانون براج ، في مسألة مماثلة لتشتت الأشعة السينية في المواد الصلبة البلورية.

نشأ العدد الكبير من التجارب التي تستكشف الفيزياء والكيمياء لهذه " البلورات الغروانية" المزعومة نتيجة للطرق البسيطة نسبيًا التي تطورت في السنوات العشرين الماضية لإعداد الغرويات الأحادية التشتت الاصطناعية (كل من البوليمر والمعادن)، ومن خلال آليات مختلفة، تنفيذ والحفاظ على تكوينها طويل المدى. ^[43]

يُعد فصل الطور الغرواني مبدأ تنظيميًا مهمًا لتقسيم كل من سيتوبلازم ونواة الخلايا إلى مكثفات جزيئية حيوية - مماثلة في الأهمية للتقسيم عبر أغشية ثنائية الطبقات الدهنية ، وهو نوع من البلورات السائلة . تم استخدام مصطلح المكثف الجزيئي الحيوي للإشارة إلى مجموعات الجزيئات الكبيرة التي تنشأ عن طريق فصل الطور السائل-السائل أو السائل-الصلب داخل الخلايا. يعزز الازدحام الجزيئي الكبير بشدة فصل الطور الغرواني وتكوين المكثفات الجزيئية الحيوية .

يمكن أن تعمل الجسيمات الغروانية أيضًا كناقل نقل ^[44] للملوثات المتنوعة في المياه السطحية (مياه البحر والبحيرات والأنهار ومسطحات المياه العذبة) وفي المياه الجوفية المتداولة في الصخور المتشققة ^[45] (مثل الحجر الجيري والحجر الرملي والجرانيت ). تمتص النويدات المشعة والمعادن الثقيلة بسهولة على الغرويات المعلقة في الماء. يتم التعرف على أنواع مختلفة من الغرويات: الغرويات غير العضوية (مثل جزيئات الطين والسيليكات وأكسجين هيدروكسيد الحديد ) والغرويات العضوية ( المواد الدبالية والفولفيكية ). عندما تشكل المعادن الثقيلة أو النويدات المشعة غرويات نقية خاصة بها، يتم استخدام مصطلح " غرواني ذاتي " لتعيين المراحل النقية، أي Tc(OH) ₄ النقي أو U(OH) ₄ أو Am(OH) _3. يُشتبه في أن الغرويات هي المسؤولة عن النقل بعيد المدى للبلوتونيوم في موقع التجارب النووية في نيفادا . لقد كانت موضوع دراسات مفصلة لسنوات عديدة. ومع ذلك، فإن قدرة الغرويات غير العضوية على الحركة منخفضة للغاية في البنتونيتات المضغوطة وفي التكوينات الطينية العميقة ^[46] بسبب عملية الترشيح الفائق التي تحدث في غشاء الطين الكثيف. ^[47] والسؤال أقل وضوحًا بالنسبة للغرويات العضوية الصغيرة المختلطة غالبًا في مياه المسام مع جزيئات عضوية مذابة حقًا. ^[48]

في علم التربة ، يتكون الجزء الغرواني في التربة من جزيئات صغيرة من الطين والدبال يقل قطرها عن 1 ميكرومتر وتحمل شحنات كهروستاتيكية موجبة و/أو سالبة تختلف حسب الظروف الكيميائية لعينة التربة، أي درجة حموضة التربة . ^[49]

تنتمي المحاليل الغروانية المستخدمة في العلاج الوريدي إلى مجموعة رئيسية من موسعات الحجم ، ويمكن استخدامها لاستبدال السوائل الوريدية . تحافظ المحاليل الغروانية على ضغط تناضحي غرواني مرتفع في الدم، ^[50] وبالتالي، يجب أن تزيد نظريًا بشكل تفضيلي من الحجم داخل الأوعية الدموية ، في حين أن أنواعًا أخرى من موسعات الحجم تسمى البلورات تزيد أيضًا من الحجم الخلالي والحجم داخل الخلايا . ومع ذلك، لا يزال هناك جدال حول الاختلاف الفعلي في الفعالية بسبب هذا الاختلاف، ^[50] ويستند الكثير من الأبحاث المتعلقة بهذا الاستخدام للغرويات إلى أبحاث احتيالية أجراها جواكيم بولدت . ^[51] هناك فرق آخر وهو أن البلورات عمومًا أرخص بكثير من الغرويات. ^[50]