الكيمياء علم مثير للاهتمام ومعقد للغاية. تصادفنا مصطلحاته ومفاهيمه في الحياة اليومية ، وليس دائمًا واضحًا بشكل حدسي ما تعنيه وما هو معناها. أحد هذه المفاهيم هو الذوبان. يستخدم هذا المصطلح على نطاق واسع في نظرية الحلول ، وفي الحياة اليومية نواجه استخدامه لأننا محاطون بنفس هذه الحلول. لكن ليس استخدام هذا المفهوم بالذات هو المهم ، ولكن الظواهر الفيزيائية التي يشير إليها. ولكن قبل الانتقال إلى الجزء الرئيسي من قصتنا ، دعنا ننتقل سريعًا إلى القرن التاسع عشر ، عندما صاغ سفانتي أرينيوس وويلهلم أوستوالد نظرية التفكك الإلكتروليتي.
التاريخ
تبدأ دراسة الحلول والذوبان بالنظرية الفيزيائية للانفصال. إنه أسهل للفهم ، لكنه بدائي للغاية ولا يتطابق مع الواقع إلا في بعض اللحظات. جوهر هذه النظرية هو أن المذاب ، يدخل المحلول ، يتحلل إلى جزيئات مشحونة تسمى أيونات. هذه الجسيمات هي التي تحدد الخصائص الكيميائية للمحلول وبعض خصائصه الفيزيائية ، بما في ذلك الموصلية ونقطة الغليان ونقطة الانصهار ونقطة التبلور.
لكن هناك المزيدالنظريات المعقدة التي تعتبر الحل كنظام تتفاعل فيه الجسيمات مع بعضها البعض وتشكل ما يسمى بالمذابات - أيونات محاطة بثنائيات القطب. ثنائي القطب هو ، بشكل عام ، جزيء محايد ، أقطابها مشحونة بشكل معاكس. غالبًا ما يكون ثنائي القطب جزيء مذيب. عند الوصول إلى المحلول ، تتحلل المادة المذابة إلى أيونات ، وتنجذب ثنائيات الأقطاب إلى أيون واحد من خلال الطرف المشحون بشكل معاكس بالنسبة لها ، وإلى الأيونات الأخرى من خلال الطرف الآخر المشحون بشكل معاكس ، على التوالي. وهكذا ، يتم الحصول على المواد المنحلة - جزيئات لها غلاف من جزيئات محايدة أخرى.
الآن دعونا نتحدث قليلاً عن جوهر النظريات نفسها ونلقي نظرة فاحصة عليها.
نظريات الحل
يمكن أن يفسر تكوين مثل هذه الجسيمات العديد من الظواهر التي لا يمكن وصفها باستخدام النظرية الكلاسيكية للحلول. على سبيل المثال ، التأثير الحراري لتفاعل الذوبان. من وجهة نظر نظرية أرهينيوس ، من الصعب تحديد سبب امتصاص الحرارة وإطلاقها عند إذابة مادة في أخرى. نعم ، يتم تدمير الشبكة البلورية ، وبالتالي يتم إنفاق الطاقة ويبرد المحلول ، أو يتم إطلاقه أثناء التحلل بسبب الطاقة الزائدة للروابط الكيميائية. لكن تبين أنه من المستحيل تفسير ذلك من وجهة نظر النظرية الكلاسيكية ، لأن آلية التدمير نفسها لا تزال غير مفهومة. وإذا طبقنا النظرية الكيميائية للحلول ، يتضح لنا أن جزيئات المذيب ، الملتصقة في فراغات الشبكة ، تدمرها من الداخل ، كما لو كانت "محيطة"الأيونات من بعضها البعض بواسطة غلاف الذوبان.
في القسم التالي ، سنلقي نظرة على ماهية القابلية للذوبان وكل ما يتعلق بهذه الكمية التي تبدو بسيطة وبديهية.
مفهوم الذوبان
من البديهي تمامًا أن تشير القابلية للذوبان إلى مدى جودة ذوبان مادة ما في مذيب معين. ومع ذلك ، فإننا عادة لا نعرف سوى القليل جدًا عن طبيعة انحلال المواد. لماذا ، على سبيل المثال ، لا يذوب الطباشير في الماء وملح الطعام - والعكس صحيح؟ الأمر كله يتعلق بقوة الروابط داخل الجزيء. إذا كانت الروابط قوية ، فبسبب هذا ، لا يمكن لهذه الجسيمات أن تنفصل إلى أيونات ، وبالتالي تدمر البلورة. لذلك ، فإنها تظل غير قابلة للذوبان.
الذوبان هو خاصية كمية تبين نسبة المذاب في شكل جزيئات مذابة. تعتمد قيمتها على طبيعة المذاب والمذيب. تختلف قابلية الذوبان في الماء للمواد المختلفة ، اعتمادًا على الروابط بين الذرات في الجزيء. المواد ذات الروابط التساهمية لديها أقل قابلية للذوبان ، بينما المواد ذات الروابط الأيونية لديها أعلى درجة.
لكن ليس من الممكن دائمًا فهم قابلية الذوبان الكبيرة والصغيرة. لذلك ، في القسم التالي ، سنناقش ماهية قابلية ذوبان المواد المختلفة في الماء.
مقارنة
هناك الكثير من المذيبات السائلة في الطبيعة. هناك المزيد من المواد البديلة التي يمكن أن تكون بمثابة الأخير عند الوصول إلى شروط معينة ، على سبيل المثال ، معينةالحالة الإجمالية. يتضح أنك إذا جمعت بيانات عن قابلية الذوبان في بعضهما البعض لكل زوج من "المذيب - المذيب" ، فلن يكون ذلك كافيًا للأبد ، لأن التوليفات ضخمة. لذلك ، حدث أن الماء على كوكبنا هو المذيب العالمي والمعيار. لقد فعلوا هذا لأنه الأكثر شيوعًا على الأرض.
وهكذا ، تم تجميع جدول الذوبان في الماء لعدة مئات وآلاف من المواد. لقد رأيناها جميعًا ، ولكن في إصدار أقصر وأكثر قابلية للفهم. تحتوي خلايا الجدول على أحرف تشير إلى مادة قابلة للذوبان أو غير قابلة للذوبان أو قابلة للذوبان بشكل طفيف. ولكن هناك المزيد من الطاولات المتخصصة للغاية لمن هم على دراية جادة بالكيمياء. يشير إلى القيمة العددية الدقيقة للذوبان بالجرام لكل لتر من المحلول.
الآن دعونا ننتقل إلى نظرية شيء مثل الذوبان.
كيمياء الذوبان
كيف تتم عملية الحل نفسها ، قمنا بتحليلها بالفعل في الأقسام السابقة. ولكن كيف ، على سبيل المثال ، كتابتها كلها كرد فعل؟ كل شيء ليس بهذه البساطة هنا. على سبيل المثال ، عندما يذوب حمض ، يتفاعل أيون الهيدروجين مع الماء ليشكل أيون الهيدرونيوم H3O+. وبالتالي ، بالنسبة لـ HCl ، ستبدو معادلة التفاعل كما يلي:
HCl + H2O =H3O++ Cl-
قابلية ذوبان الأملاح ، اعتمادًا على هيكلها ، تتحدد أيضًا من خلال تفاعلها الكيميائي. نوع هذا الأخير يعتمد على هيكل الملح وروابط داخل جزيئاته.
اكتشفنا كيفية تسجيل ذوبان الأملاح في الماء بيانياً. حان الوقت الآن للتطبيق العملي.
التطبيق
إذا قمت بسرد الحالات التي تكون فيها هذه القيمة مطلوبة ، فلن يكفي حتى قرن. باستخدامه بشكل غير مباشر ، يمكنك حساب كميات أخرى مهمة جدًا لدراسة أي حل. بدونها ، لن نتمكن من معرفة التركيز الدقيق للمادة ، ونشاطها ، ولن نتمكن من تقييم ما إذا كان الدواء سيشفي شخصًا أو يقتل (بعد كل شيء ، حتى الماء يهدد الحياة بكميات كبيرة)
بالإضافة إلى الصناعة الكيميائية والأغراض العلمية ، فإن فهم جوهر القابلية للذوبان ضروري أيضًا في الحياة اليومية. في الواقع ، في بعض الأحيان يكون مطلوبًا تحضير ، على سبيل المثال ، محلول مفرط التشبع من مادة. على سبيل المثال ، هذا ضروري للحصول على بلورات الملح لواجب الطفل المنزلي. بمعرفة قابلية ذوبان الملح في الماء ، يمكننا بسهولة تحديد المقدار الذي يجب سكبه في وعاء بحيث يبدأ في الترسب وتشكيل بلورات من الفائض.
قبل أن نختتم رحلتنا القصيرة في الكيمياء ، فلنتحدث عن بعض المفاهيم المتعلقة بقابلية الذوبان.
ما المثير للاهتمام أيضًا؟
في رأينا ، إذا وصلت إلى هذا القسم ، فربما تكون قد فهمت بالفعل أن القابلية للذوبان ليست مجرد كمية كيميائية غريبة. إنه أساس الكميات الأخرى. ومن بينها: التركيز ، النشاط ، ثابت التفكك ، الرقم الهيدروجيني. وهذه ليست قائمة كاملة. لا بد أنك سمعت واحد على الأقلمن هذه الكلمات. بدون هذه المعرفة حول طبيعة الحلول ، والتي بدأت دراستها بقابلية الذوبان ، لم يعد بإمكاننا تخيل الكيمياء والفيزياء الحديثة. ما هي الفيزياء هنا؟ أحيانًا يتعامل الفيزيائيون أيضًا مع الحلول ، ويقيسون الموصلية ، ويستخدمون خصائصهم الأخرى لاحتياجاتهم الخاصة.
الخلاصة
في هذه المقالة تعرفنا على مفهوم كيميائي مثل الذوبان. ربما كانت هذه معلومات مفيدة للغاية ، لأن معظمنا بالكاد يفهم الجوهر العميق لنظرية الحلول دون الرغبة في الغوص في دراستها بالتفصيل. على أي حال ، من المفيد جدًا تدريب عقلك من خلال تعلم شيء جديد. بعد كل شيء ، يجب على الإنسان أن "يدرس ويدرس ويدرس مرة أخرى" طوال حياته.
