الدرس الثالث – المحاليل والذائبية

المادة النقية :

توجد المادة النقية على صورة : 

1- عناصر لا يمكن تجزئتها إلى مواد أبسط منها بواسطة العمليات الفيزيائية كالغلي أو الطحن أو الترشيح .

2- مركب يتكون من اتحاد عنصرين أو أكثر وله تركيب كيميائي ثابت مثل مركب الماء مكون من اتحاد ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين سواء على صورة ثلج أوسائل أو بخار. 

تعريف المادة النقية : هي مادة تركيبها ثابت ، وتتغير هويتها فقط بالعمليات الكيميائية. 

الماء المالح ليس مادة نقية فهو مخلوط من ماء وملح . 

تعريف المخلوط : عبارة عن مادتين أو أكثر غير مترابطة ( غير متحدة كيميائياً ) ولها نسب غير محددة ويمكن فصل مكوناته بالعمليات الفيزيائية مثل : 

( أ ) : عند غلي الماء المالح ينفصل الملح عن الماء . 

( ب) : فصل برادة الحديد عن الرمل بواسطة المغناطيس . 

(ج ) : فصل لب الليمون عن عصير الليمون بواسطة المصفاة . 

أنواع المخاليط :  

للمخاليط نوعان هما :

1- مخاليط غير متجانسة مثل سلطة الخضار .

2- مخاليط متجانسة مثل العصير . 

مقارنة بين المخلوط غير المتجانس والمخلوط المتجانس :  

وجه المقارنة	المخاليط غير المتجانسة	المخاليط المتجانسة
خصائصه	تكون المواد فيه غير موزعة بانتظام ونسب المواد تختلف من موضع إلى آخر .	تحوي مادتين أو أكثر خلطت بانتظام على المستوى الجزيئي دون أن يرتبط بعضها ببعض .
فصل مكوناته	يسهل فصل مكوناته	يصعب فصل مكوناته ويطلق على المخلوط المتجانس اسم المحلول
الأمثلة	سلطة الخضار ـ برادة الحديد مع الرمل	العصير ـ الشامبو ـ محلول السكر

  كيف تتكون المحاليل ؟  

المحلول يتكون من :

1– المذيب                                        2- المذاب

 مثل : إضافة السكر إلى الماء ونسخن المخلوط حتى يختفي السكر . عند ذوبان السكر في الماء تتوزع جزيئاته بانتظام في الماء مشكلة محلولاَ . 

أيهما المذيب والمذاب في محلول السكر والماء ؟ وأيهما تكون كميته أكثر من الآخر ؟

 المذاب : هي المادة التي تذوب في مادة أخرى ، وتبدو كأنها اختفت . 

المذيب : هي المادة التي تُذيب المذاب . 

 تكوّن المواد الصلبة من المحاليل:

طرق الحصول على المواد الصلبة من المحاليل : 

1- البلورة : هي خروج كمية من المذاب خارج المحلول على هيئة مادة صلبة بواسطة تبريد المحلول أو بعد تبخر جزء من المذيب . 

2-الترسيب: تحدث بسبب خلط بعض المحاليل وحدوث تفاعل كيميائي بينها لينتج مادة صلبة تسمى راسب مثل الرواسب التي نراها في حوض الاستحمام والمغسلة ، فالأملاح المعدنية المذابة في ماء الصنبور تتفاعل كيميائياً مع الصابون ، ويترسب ناتج التفاعل أسفل الحوض . 

 أنواع المحاليل

يسمى المخلوط المتجانس بـالمحلول 

المحلول : هو مخلوط متجانس تتوزع عناصره ومركباته بالتساوي على المستوى الجزيئي دون أن تتشكل بينها روابط كيميائية .

أنواع المحاليل :

للمحاليل عدة أنواع وهي : 

  1-  المحاليل السائلة: هي المحاليل التي يكون فيها المذيب سائلاً والمذاب سائلاً أو مادة صلبة أو غازاً .  

هذه المحاليل جميعها محاليل سائلة , لأن حالة المحلول تحددها حالة المذيب .

 للمحاليل السائلة عدة أشكال وهي :  

 محاليل (سائل – صلب) مثل : محلول السكر والماء ، ومحلول الملح والماء .

محاليل (سائل – غاز )مثل : المشروبات الغازية حيث يعد الماء هو المذيب السائل ، وغاز ثاني أكسيد الكربون هو المذاب الغازي .

محاليل (سائل – سائل) : في هذا النوع من المحاليل يكون كلاً من المذيب والمذاب سائلاً مثل الخل حيث يتكون من 95 % ماء ( المذيب ) و 5 %  حمض الخليك ( المذاب ) .

 2- المحاليل الغازية :

هي عبارة عن محاليل غاز ـ غاز حيث يكون كلاً من المذيب والمذاب عبارة عن غازات .  

مثل الهواء الذي نتنفسه حيث يشكل النيتروجين 78 % من الهواء ويعد مذيباً أما الغازات الأخرى فتكون غازات مذابة .

  3- المحاليل الصلبة : هي المحاليل التي يكون فيها المذيب صلباً والمذاب صلباً أو سائلاً أو غازياً . وأكثرها شيوعاً هي التي يكون فيها كل من المذيب والمذاب مادة صلبة . 

مثل السبيكة الفلزية ( محلول مكون من فلزين أو أكثر )

ويمكن أن تحتوي السبيكة الفلزية على مادة غير فلزية مثل سبيكة الفولاذ .  

  الماء مذيب عام

يعتبر الماء مذيباً في الكثير من المحاليل مثل عصير الفاكهة وحمض الخل وتسمى هذه بـالمحاليل المائية (علل ) .

لأن للماء القدرة على إذابة العديد من المواد ويوصف بأنه مذيب عام .  

ولإدراك سبب ذلك عليك معرفة بعض المعلومات عن الذرات والروابط .

أنواع المركبات  

للمركبات نوعان هما : 

1- المركبات الجزيئية : هي المركبات التي تنتج من تشارك الذرات في الإلكترونات وينتج عن هذا التشارك روابط تساهمية وتسمى بالمركبات التساهمية.

 2- المركبات الأيونية : هي المركبات التي تتكون نتيجة فقد إحدى الذرات لإلكتروناتها بحيث تحمل شحنة موجبة واكتساب الذرة الأخرى لهذا الإلكترون بحيث تحمل شحنة سالبة وتسمى الروابط هنا روابط أيونية مثل ملح الطعام  

أقسام المركبات الجزيئية أو التساهمية:

تنقسم المركبات الجزيئية أو التساهمية إلى قسمين :

1- مركب غير قطبي : هو الجزيء الذي يحتوي على توزيع منتظم ومتساوي من إلكترونات الرابطة مثل : H₂ – N₂ – O₂

2- مركب قطبي : هو الجزيء الذي لا تتوزع فيه إلكترونات الرابطة بصورة منتظمة مثل : الماء H_2O 

كيف يذيب الماء المركبات الأيونية ؟

جزيئات الماء قطبية حيث تتجاذب مع كل من الأيونات الموجبة والسالبة ، وحيث توجد ذرتا الهيدروجين يكون الطرف الموجب من جزيء الماء فيتجاذب مع الأيونات السالبة ، في حين يكون الطرف السالب من جزيء الماء حيث توجد ذرة الأكسجين فيتجاذب مع الأيونات الموجبة وبالتالي تنفصل أيونات المركب الأيوني عن بعضها البعض بفعل جزيئات الماء .

   كيف يذيب الماء المركبات الجزيئية ؟

الماء يذيب المركبات الجزيئية ومنها السكر حيث يتخلل الماء بين جزيئات السكر، فيعمل على فصل بعضها عن بعض . والسكر مركب قطبي كالماء حيث جزيئات الماء القطبية تنجذب إلى المناطق السالبة والمناطق الموجبة لجزيء السكر القطبي وبالتالي يتم فصل جزيئات السكر بعضها عن بعض وتنتشر في الماء بانتظام .

 ما الذي يذوب ؟

 لماذا يذوب السكر في الماء بينما لا يذوب الزيت في الماء ؟

المادة التي تذوب في الأخرى تسمى قابلة الذوبان مثل السكر والماء .

المادة التي لا تذوب في الأخرى تسمى غير قابلة الذوبان مثل الزيت والماء .

يستخدم الكيميائيون المبدأ التالي : المِثلُ يذيب المِثلَ

المذيبات القطبية تذيب المواد القطبية

السكر والماء مادة قطبية لذلك يذوب السكر في الماء .

المذيبات غير القطبية تذيب المواد غير القطبية

لا يذوب الزيت في الماء لأن جزيئات الماء قطبية وجزيئات الزيت غير قطبية فلا يتم التجاذب بينهم

ما مقدار الذائبية ؟

تعريف الذائبية :

هي كمية المادة التي يمكن إذابتها في 100 جرام من المذيب عند درجة حرارة معينة .

تقسم المواد بناءً على الذائبية إلى :

مواد عالية الذوبان : مثل ذوبان 63 جرام من كرومات البوتاسيوم في 100 جم ماء عند درجة حرارة 25سْ

مواد قليلة الذوبان : مثل ذوبان 0,00025 جرام من سلفات الباريوم في 100 جم ماء عند درجة حرارة 25سْ

 الذائبية في محاليل ( سائل ــ صلب )

تتغير ذائبية العديد من المواد بتغير درجة حرارة المذيب مثل :

ــ السكر يزداد سرعة ذوبانه في الماء عند التسخين وكذلك يمكن إذابة المزيد منه .

ــ بعض المواد لا تزيد ذائبيتها بازدياد درجة حرارة الماء مثل كلوريد الصوديوم وكربونات الكالسيوم .

 الذائبية في محاليل ( سائل ــ غاز )

زيادة درجة حرارة المذيب السائل تقلل من ذائبية الغازات فيه .

 المحلول المشبع: هو المحلول الذي يحوي الكمية الكلية من المذاب الذي يمكنه إذابتها في ظروف معينة .

أو المحلول الذي لا يمكن إذابة المزيد بالمذاب فيه.

 المحلول غير المشبع: هو المحلول الذي لا يحوي الكمية الكلية من المذاب الذي يمكنه إذابتها في ظروف معينة .

أو المحلول الذي يمكن إذابة المزيد من المذاب فيه

المحلول فوق المشبع: هو المحلول الذي يحوي على كمية أكبر من الكمية اللازمة للإشباع

 معدل الذوبان

العوامل المؤثرة في سرعة ذوبان المواد

1-     تحريك المحلول

2-     زيادة درجة حرارة المحلول

3-     تفتيت المواد إلى قطع صغيرة

 التركيز : هو كمية المذاب مقارنةً بكمية المذيب في المحلول

تقسم المحاليل بناءً على التركيز إلى :

1- محلول مخفف: تكون نسبة المذاب إلى المذيب قليلة

2- محلول مركز : تكون نسبة المذاب إلى المذيب كبيرة