في الحياة اليومية ، نادراً ما يواجه الناس مواد نقية. معظم العناصر عبارة عن خليط من المواد.
المحلول عبارة عن خليط متجانس يتم فيه خلط المكونات بالتساوي. هناك عدة أنواع وفقًا لحجم الجسيمات: الأنظمة الخشنة والمحاليل الجزيئية والأنظمة الغروية ، والتي تسمى غالبًا سول. تتناول هذه المقالة الحلول الجزيئية (أو الحقيقية). ذوبان المواد في الماء هو أحد الشروط الرئيسية التي تؤثر على تكوين المركبات.
الذوبان في المواد: ما هو ولماذا هو مطلوب
لفهم هذا الموضوع ، عليك أن تعرف ماهية الحلول وقابلية المواد للذوبان. بعبارات بسيطة ، هذه هي قدرة المادة على الاندماج مع مادة أخرى وتشكيل خليط متجانس. من وجهة نظر علمية ، يمكن النظر في تعريف أكثر تعقيدًا. إن قابلية المواد للذوبان هي قدرتها على تكوين تركيبات متجانسة (أو غير متجانسة) مع مادة واحدة أو أكثر مع توزيع مكونات مشتتة. هناك عدة فئات من المواد والمركبات:
- فوري ؛
- ضعيف الذوبان ؛
- غير قابلة للذوبان.
ماذا يقول مقياس قابلية الذوبان لمادة ما
محتوى المادة في خليط مشبع هو مقياس قابليتها للذوبان. كما ذكر أعلاه ، فإنه يختلف بالنسبة لجميع المواد. قابلة للذوبان هي تلك التي يمكن أن تخفف أكثر من 10 جرام من نفسها في 100 جرام من الماء. الفئة الثانية أقل من 1 جم تحت نفس الظروف. غير قابلة للذوبان عمليا هي تلك الموجودة في الخليط التي يمر فيها أقل من 0.01 جم من المكون. في هذه الحالة لا تستطيع المادة نقل جزيئاتها إلى الماء.
ما هو معامل الذوبان
معامل الذوبان (k) هو مؤشر على الكتلة القصوى لمادة (g) التي يمكن تخفيفها في 100 غرام من الماء أو مادة أخرى.
المذيبات
تتضمن هذه العملية مذيب ومذاب. الأول يختلف في أنه في البداية يكون في نفس حالة التجميع مثل الخليط النهائي. كقاعدة عامة ، يتم تناوله بكميات أكبر.
ومع ذلك ، يعرف الكثير من الناس أن الماء يحتل مكانة خاصة في الكيمياء. هناك قواعد منفصلة لذلك. الحل الذي يوجد فيه H2O يسمى محلول مائي. عند الحديث عنها ، يكون السائل مستخلصًا حتى عندما يكون بكمية أقل. مثال على ذلك هو محلول 80٪ من حمض النيتريك في الماء. النسب هنا غير متساوية بالرغم من أن نسبة الماء أقل من الحامض ، فإنه من الخطأ تسمية المادة بمحلول 20٪ من الماء في حمض النيتريك.
هناك خلطات تفتقر إلى H2O. سوف يحملون الاسملامائي. هذه المحاليل المنحل بالكهرباء هي موصلات أيونية. تحتوي على مفردة أو مخاليط من المستخلصات. تتكون من أيونات وجزيئات. يتم استخدامها في صناعات مثل الطب وإنتاج المواد الكيميائية المنزلية ومستحضرات التجميل وغيرها من المجالات. يمكنهم الجمع بين العديد من المواد المرغوبة مع قابلية ذوبان مختلفة. مكونات العديد من المنتجات التي يتم تطبيقها خارجيًا كارهة للماء. بمعنى آخر ، لا تتفاعل جيدًا مع الماء. في مثل هذه المخاليط ، قد تكون المذيبات متطايرة أو غير متطايرة أو مجمعة. المواد العضوية في الحالة الأولى تذوب الدهون جيدًا. تشمل المواد المتطايرة الكحول ، والهيدروكربونات ، والألدهيدات ، وغيرها. غالبًا ما يتم تضمينها في المواد الكيميائية المنزلية. غالبًا ما تستخدم المواد غير المتطايرة في صناعة المراهم. وهي زيوت دهنية وبرافين سائل وغليسرين وغيرها. مجتمعة عبارة عن خليط متطاير وغير متطاير ، على سبيل المثال ، الإيثانول مع الجلسرين ، الجلسرين مع ديميكسيد. قد تحتوي أيضًا على ماء.
أنواع الحلول حسب درجة التشبع
المحلول المشبع هو خليط من المواد الكيميائية التي تحتوي على أقصى تركيز لمادة واحدة في مذيب عند درجة حرارة معينة. لن تتكاثر أكثر. في تحضير مادة صلبة ، يكون الترسيب ملحوظًا ، وهو في حالة توازن ديناميكي معها. يعني هذا المفهوم حالة تستمر في الوقت المناسب بسبب تدفقها في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين (ردود الفعل الأمامية والعكسية) بنفس السرعة.
إذا كانت المادةعند درجة حرارة ثابتة لا يزال من الممكن أن يتحلل ، فإن هذا المحلول غير مشبع. هم مستقرون. لكن إذا واصلت إضافة مادة إليها ، فسيتم تخفيفها بالماء (أو سائل آخر) حتى تصل إلى أقصى تركيز لها.
نظرة أخرى - مشبعة. يحتوي على مادة مذابة أكثر مما يمكن أن يكون عند درجة حرارة ثابتة. نظرًا لحقيقة أنهم في حالة توازن غير مستقر ، فإن التأثير المادي عليهم يسبب التبلور.
كيف تميز محلول مشبع من غير مشبع؟
هذا سهل بما يكفي للقيام به. إذا كانت المادة صلبة ، فيمكن رؤية الراسب في محلول مشبع. في هذه الحالة ، يمكن للمستخلص أن يثخن ، على سبيل المثال ، في تركيبة مشبعة ، الماء الذي تمت إضافة السكر إليه.
ولكن إذا قمت بتغيير الظروف ، قم بزيادة درجة الحرارة ، فلن يتم النظر في ذلك بعد الآن مشبعة ، لأنه عند درجة حرارة أعلى يكون التركيز الأقصى لهذه المادة غير ذلك.
نظريات تفاعل مكونات الحلول
هناك ثلاث نظريات تتعلق بتفاعل العناصر في الخليط: الفيزيائية والكيميائية والحديثة. مؤلفو الكتاب الأول هم Svante August Arrhenius و Wilhelm Friedrich Ostwald. لقد افترضوا أنه بسبب الانتشار ، تم توزيع جزيئات المذيب والمذاب بالتساوي في جميع أنحاء حجم الخليط ، ولكن لم يكن هناك تفاعل بينهما. النظرية الكيميائية التي طرحها ديمتري إيفانوفيتش مندليف هي عكس ذلك. وبحسب ذلك ، نتيجة للتفاعل الكيميائي بينهما ، غير مستقرالمركبات ذات التركيب الثابت أو المتغير ، والتي تسمى الذوابات.
حاليًا ، يتم استخدام النظرية الموحدة لفلاديمير ألكساندروفيتش كيستياكوفسكي وإيفان ألكسيفيتش كابلوكوف. فهو يجمع بين الفيزيائية والكيميائية. تقول النظرية الحديثة أنه يوجد في المحلول جزيئات غير متفاعلة من المواد ونواتج تفاعلها - المذيبات ، والتي أثبت وجودها منديليف. في الحالة التي يكون فيها المستخلص ماء ، يطلق عليهم هيدرات. تسمى الظاهرة التي تتشكل فيها المذيبات (الهيدرات) بالذوبان (الماء). يؤثر على جميع العمليات الفيزيائية والكيميائية ويغير خصائص الجزيئات في الخليط. يحدث الذوبان بسبب حقيقة أن غلاف الذوبان ، الذي يتكون من جزيئات المستخلص المرتبطة به ارتباطًا وثيقًا ، يحيط بالجزيء المذاب.
العوامل المؤثرة على ذوبان المواد
التركيب الكيميائي للمواد. تنطبق قاعدة "مثل يجذب مثل" على الكواشف أيضًا. المواد المتشابهة في الخصائص الفيزيائية والكيميائية يمكن أن تذوب بشكل متبادل بشكل أسرع. على سبيل المثال ، تتفاعل المركبات غير القطبية جيدًا مع المركبات غير القطبية. يتم تخفيف المواد التي تحتوي على جزيئات قطبية أو بنية أيونية في المواد القطبية ، على سبيل المثال ، في الماء. تتحلل فيه الأملاح والقلويات والمكونات الأخرى ، بينما تتحلل فيها العناصر غير القطبية. يمكن إعطاء مثال بسيط. لتحضير محلول مشبع من السكر في الماء ، يلزم وجود كمية أكبر من المادة مقارنة بالملح. ماذا يعني ذلك؟ ببساطة ، يمكنك تربية المزيدالسكر في الماء من الملح.
درجة الحرارة. لزيادة قابلية ذوبان المواد الصلبة في السوائل ، تحتاج إلى زيادة درجة حرارة المستخلص (يعمل في معظم الحالات). يمكن عرض مثال. إذا وضعت قليلًا من كلوريد الصوديوم (الملح) في ماء بارد ، فستستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً. إذا فعلت الشيء نفسه باستخدام وسط ساخن ، فسيكون الانحلال أسرع بكثير. ويفسر ذلك حقيقة أنه نتيجة لزيادة درجة الحرارة ، تزداد الطاقة الحركية ، وغالبًا ما يتم إنفاق قدر كبير منها على تدمير الروابط بين الجزيئات والأيونات في المادة الصلبة. ومع ذلك ، عندما ترتفع درجة الحرارة في حالة أملاح الليثيوم والمغنيسيوم والألمنيوم والقلويات ، تقل قابليتها للذوبان.
الضغط. هذا العامل يؤثر فقط على الغازات. تزداد قابليتها للذوبان مع زيادة الضغط. بعد كل شيء ، ينخفض حجم الغازات
تغيير معدل الذوبان
لا تخلط بين هذا المؤشر والذوبان. بعد كل شيء ، هناك عوامل مختلفة تؤثر على التغيير في هذين المؤشرين
درجة تجزئة المادة المذابة. يؤثر هذا العامل على قابلية المواد الصلبة للذوبان في السوائل. في الحالة الكاملة (المتكتلة) ، يتم تخفيف التركيبة لفترة أطول من تلك التي يتم تقسيمها إلى قطع صغيرة. لنأخذ مثالا. سوف تستغرق كتلة الملح الصلبة وقتًا أطول لتذوب في الماء مقارنة بالملح على شكل رمل.
سرعة التحريك. كما هو معروف ، يمكن تحفيز هذه العملية عن طريق التحريك. سرعته مهمة أيضًا ، لأنه كلما زاد حجمها ، زادت سرعة ذوبانها.المادة في السائل.
لماذا نحتاج إلى معرفة قابلية ذوبان المواد الصلبة في الماء؟
بادئ ذي بدء ، هناك حاجة لمثل هذه المخططات لحل المعادلات الكيميائية بشكل صحيح. يوجد في جدول الذوبان شحنات لجميع المواد. يجب أن تكون معروفة من أجل تسجيل الكواشف بشكل صحيح وصياغة معادلة تفاعل كيميائي. تشير القابلية للذوبان في الماء إلى إمكانية فصل الملح أو القاعدة. تحتوي المركبات المائية التي تنقل التيار على إلكتروليتات قوية في تكوينها. هناك نوع آخر. تعتبر تلك التي تعمل بشكل سيء الحالية إلكتروليتات ضعيفة. في الحالة الأولى ، المكونات عبارة عن مواد تتأين تمامًا في الماء. في حين أن الإلكتروليتات الضعيفة تظهر هذا المؤشر إلى حد ضئيل فقط.
معادلات التفاعل الكيميائي
هناك عدة أنواع من المعادلات: الجزيئية ، والأيونية الكاملة ، والأيونية القصيرة. في الواقع ، الخيار الأخير هو شكل مختصر من الجزيئية. هذا هو الجواب النهائي. تحتوي المعادلة الكاملة على المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل. الآن يأتي دور جدول الذوبان للمواد. تحتاج أولاً إلى التحقق مما إذا كان التفاعل ممكنًا ، أي ما إذا كان أحد شروط التفاعل مستوفى. لا يوجد سوى 3 منهم: تكوين الماء ، إطلاق الغاز ، هطول الأمطار. إذا لم يتم استيفاء الشرطين الأولين ، فأنت بحاجة إلى التحقق من الشرطين الأخيرين. للقيام بذلك ، تحتاج إلى إلقاء نظرة على جدول الذوبان ومعرفة ما إذا كان هناك ملح غير قابل للذوبان أو قاعدة في منتجات التفاعل. إذا كان الأمر كذلك ، فستكون هذه هي الرواسب. علاوة على ذلك ، سيكون الجدول مطلوبًا لكتابة المعادلة الأيونية. نظرًا لأن جميع الأملاح والقواعد القابلة للذوبان عبارة عن إلكتروليتات قوية ،ثم سوف تتحلل إلى الكاتيونات والأنيونات. علاوة على ذلك ، يتم تقليل الأيونات غير المقيدة ، ويتم كتابة المعادلة في شكل قصير. مثال:
- K2SO4+ BaCl2=BaSO4↓ + 2HCl،
- 2K + 2SO4+ Ba + 2Cl=BaSO4↓ + 2K + 2Cl،
- Ba + SO4=BaSO4↓.
وبالتالي ، فإن جدول قابلية المواد للذوبان هو أحد الشروط الأساسية لحل المعادلات الأيونية.
يساعدك الجدول التفصيلي في معرفة مقدار المكون الذي تحتاجه لتحضير خليط غني.
جدول الذوبان
هذا هو الجدول المعتاد غير المكتمل. من المهم الإشارة هنا إلى درجة حرارة الماء ، فهي من العوامل التي ناقشناها سابقاً.
كيفية استخدام جدول الذوبان؟
جدول ذوبان المواد في الماء هو أحد المساعدين الرئيسيين للكيميائي. يوضح كيف تتفاعل المواد والمركبات المختلفة مع الماء. إن قابلية المواد الصلبة للذوبان في السائل هي مؤشر يستحيل بدونه العديد من التلاعب الكيميائي
الجدول سهل الاستخدام للغاية. تتم كتابة الكاتيونات (جزيئات موجبة الشحنة) في السطر الأول ، أما الأنيونات (جزيئات سالبة الشحنة) فتكتب في السطر الثاني. معظم الجدول مشغول بشبكة برموز معينة في كل خلية. هذه هي الحروف "P" و "M" و "H" وعلامات "-" و "؟".
- "P" - مركب يذوب ؛
- "M" - يذوب قليلاً
- "H" - لا تذوب ؛
- "-" - لا يوجد اتصال ؛
- "؟" - لا توجد معلومات عن وجود الاتصال.
هناك خلية واحدة فارغة في هذا الجدول - هذه هي المياه.
مثال بسيط
الآن حول كيفية العمل مع هذه المواد. لنفترض أنك بحاجة إلى معرفة ما إذا كان الملح قابل للذوبان في الماء - MgSo4(كبريتات المغنيسيوم). للقيام بذلك ، تحتاج إلى العثور على العمود Mg2 +والانتقال إلى السطر SO42-. عند تقاطعهم يوجد الحرف P ، مما يعني أن المركب قابل للذوبان.
الخلاصة
إذن ، لقد درسنا مسألة قابلية المواد للذوبان في الماء وليس فقط. بدون شك ، ستكون هذه المعرفة مفيدة في الدراسة الإضافية للكيمياء. بعد كل شيء ، تلعب ذوبان المواد دورًا مهمًا هناك. سيكون مفيدًا في حل المعادلات الكيميائية والمشكلات المختلفة.
