سلام للجميع أقدم لكم موضوع بسيط عن المحاليل أرجو أن ينال أعجابكم
المحاليل
يمكن تعريف المحلول على إنه خليط متجانس من مادتين أو أكثر ويطلق عادة على المادة الموجودة بنسبة أقل في هذا الخليط وهي المادة الذائبة اسم
"المذاب"Solute على حين يطلق على المادة الأخرى الموجودة بنسبة أكبر في هذا الخليط اسم "المذيب" Solvent .
طرق التعبير عن الذوبانية "Solubility " :
يمكن التعبير عن الذوبانية في محلول ما بعدة طرق أهمها ...
1-النسبة المئوية بالوزن :
وهي عبارة عن عدد جرامات المذاب في 100 جرام من المذيب ويمكن في حالة الغازات استخدام النسبة المئوية بالحجم وهي عبارة عن حجم الغاز عند معدل الضغط ورجة الحرارة الذي يذوب في 100 جرام من المذيب عند درجة الحرارة وضغط معين .
2-عدد الجرامات الجزيئية في اللتر ( المولارية ) :
وهي عبارة عن وزن المادة منسوبا إلى وزنها الجزيئى في اللتر الواحد
من المحلول وهي المولارية ( M ) .
3-المولالية ( m ) :
وهي عبارة عن وزن المادة منسوبا إلى وزنها الجزيئى في 100 جم مذاب .
4-الكسر الجزئي "mole Fraction"
وهو عبارة عن عدد الجرمات الجزيئية للمذاب n1 مقسومة على العدد الكلي للجرامات الجزيئية لكل من المذيب n2 والمذاب n1 .
5-النسبة المئوية للكسر الجزئي :
وهي عبارة عن الكسر الجزئي مضروبا في 100 .
وتوجد تسعة أنواع من المحاليل فعندما يكون الغاز هو المذاب توجد ثلاثة أنواع من المحاليل هي :
1-محلول غاز في غاز.
2-محلول غاز في سائل.
3-محلول غاز في مادة صلبة .
وعندما يكون المذاب سائلا توجد ثلاثة أنواع أخرى من المحاليل هي 1
1-محلول سائل في غاز .
2-محلول سائل في سائل .
3-محلول سائل في مادة صلبة.
أما عندما يكون المذاب مادة جامده (صلبة ) فتوجد ثلاثة أنواع أخرى من المحاليل هي :
1-محلول مادة جامدة في غاز .
2-محلول مادة جامدة في سائل.
3-محلول مادة جامدة في مادة جامدة .
نشرح بعض من أنوا ع هذي المحاليل
1-محلول غاز في غاز:
تذوب الغازات بعضها في بعض ذوبانا كاملا وهي تمتزج معا بجميع النسب وتتبع محاليل الغازات في الغازات قوانين الغازات فالضغط الناتج من خليط الغازات يساوي مجموع الضغوط الجزئية للغازات
المكونة لهذا الخليط وهو ما يعرف بقانون دالتوان للضغوط الجزئية للغازات
وقد تبين من الدراسات الدقيقة أن قانون دالتون يعد صحيحا تماما عند
الضغوط المنخفضة جدا ولكن يحدث نوع من الحيود عن هذا القانون عند الضغوط المرتفعة للغازات ويرجع ذلك إلى تأثير حجم الجزئيات
وإلى قوى التجاذب الواقعة بينها.
2-محلول غاز غي سائل :
يعد محلول الغاز في سائل محلولا حقيقا إذا كان المحلول لا يحتوي على قدر كبير من الغاز ولا يكون هناك تفاعل ما بين الغاز وبين السائل كما
يمكن طرد الغاز كلية من المحلول إما برفع درجة الحرارة وإما بتخفيف
الضغط في المحلول .
ومن أمثلة هذه الغازات التى تكون محلولا حقيقا في الماء غازي "الأكسجين(O2) والنتروجين(N2)" فهما يذوبان بقلة ولا يتفاعلان مع الماء ويمكن طردهما تماما من المحلول
أما الغازات التى تتفاعل مع الماء مثل" النشادر(NH3) وكلوريد الهيدروجين(HCl2) وثاني أكسيد الكربون(CO2) "فهي لا تكون مع الماء محاليل حقيقة من الغازات في السوائل بسبب تكوينها لمركبات مع الماء .
النشادر
وبصفة عامة تختلف ذوبانية الغازات في السوائل إلى حد كبير فهي تعتمد على " نوع الغاز وعلى طبيعة السائل المستخدم " وهناك عوامل
تؤثر على هذه الذوبانية أهمها :
أ-تأثير الضغط :
ينظم العلاقة بين الضغط وبين ذوبانية الغاز في سائل قانون يعرف باسم "قانون هنري" Henry Low وهو ينص على ما يلي :
"تتناسب كتلة الغاز المذاب في قدر معين من السائل عند ثبوت درجة الحرارة تناسبا طرديا مع الغاز الواقع على سطح السائل "
ب- تأثير درجة الحرارة :
تؤثر درجة الحرارة تأثيرا كبيرا على ذوبان الغازات في السوائل فتقل ذوبانية الغاز برفع درجة الحرارة وتزيد با نخفاضها .
ج- تأثير وجود مذاب :
وجد بالتجربة أن ذوبان الغاز في سائل يقل بنسبة واضحة عند وجود مذاب في هذا السائل خلاف الغاز المستخدم وتبدو هذه الظاهرة بوضوح
في محاليل الغازات في الماء خاصة عندما يكون المذاب إلكتروليت وتعرف هذه الخاصية باسم " الطرد بالملح " Salting out وتختلف هذه الخاصية من ملح لآخر ولكنها ذات قيمة ثابتة بالنسبة للنوع الواحد من الملح المذاب مهما تغير نوع المذاب في المحلول
ويمكن تفسير هذه الخاصية بافتراض أن الملح المذاب في الماء يحدث له نوع من التميؤ أو الهدرنة حيث تتجمع حوله بعض الجزئيات الماء وبذلك تفقد هذه الجزئيات قدرتها على إذابة الغاز أي أن عدد جزئيات الماء الحرة القادرة على إذابة الغاز يقل إلى حد ما بسبب هذا التميؤ مما يؤدي إلى إنخفاض ذوبانية الغاز في المحلول .
3-محلول غاز في مادة جامدة :
تعتبر محاليل الغازات في المواد الجامده ( المواد الصلبة ) أكثر ندرة من أنواع المحاليل الأخرى
ومن أمثلة هذا النوع من المحاليل ذوبان" غاز الأكسجين (O2) في فلز الفضة(Ag) "و أيضا ذوبان "الهيدروجين(H2) في فلز الفضة (Ag)" ولكن بـنسبة أقل وقـد لـوحـظ أن زيـادة درجـة الحـرارة تسـاعـد عــلى زيادة كمـية كـل مـن " الهيدروجين والأكسجين الذائبين في الفضة "وبصفة عامه لا يستطيع الفلز إذابة أكثر من غاز أو غازين وقد لا تذوب فية بقية الغازات وهناك حالات خاصة يذوب فيها الغاز في الفلز بنسبه عالية ومثال على ذلك ذوبان غاز الأكسجين في فلز البالديوم
4-محلول سائل في سائل :
يمكن تقسيم محاليل السوائل في السوائل إلى ثلاثة أنواع طبقا لقابلية هذه السوائل للأمتزاج بعضها بعض
أ-سوائل تامة الأمتزاج ويذوب بعضها في بعض بجميع النسب مثل
" الماء والكحول "
ب- سوائل غير تامة الأمتزاج مثل "الأثير والماء"
ج- سوائل عديمة الأمتزاج مثل "البنزين(C6H6)والماء "
المحاليل
يمكن تعريف المحلول على إنه خليط متجانس من مادتين أو أكثر ويطلق عادة على المادة الموجودة بنسبة أقل في هذا الخليط وهي المادة الذائبة اسم
"المذاب"Solute على حين يطلق على المادة الأخرى الموجودة بنسبة أكبر في هذا الخليط اسم "المذيب" Solvent .
طرق التعبير عن الذوبانية "Solubility " :
يمكن التعبير عن الذوبانية في محلول ما بعدة طرق أهمها ...
1-النسبة المئوية بالوزن :
وهي عبارة عن عدد جرامات المذاب في 100 جرام من المذيب ويمكن في حالة الغازات استخدام النسبة المئوية بالحجم وهي عبارة عن حجم الغاز عند معدل الضغط ورجة الحرارة الذي يذوب في 100 جرام من المذيب عند درجة الحرارة وضغط معين .
2-عدد الجرامات الجزيئية في اللتر ( المولارية ) :
وهي عبارة عن وزن المادة منسوبا إلى وزنها الجزيئى في اللتر الواحد
من المحلول وهي المولارية ( M ) .
3-المولالية ( m ) :
وهي عبارة عن وزن المادة منسوبا إلى وزنها الجزيئى في 100 جم مذاب .
4-الكسر الجزئي "mole Fraction"
وهو عبارة عن عدد الجرمات الجزيئية للمذاب n1 مقسومة على العدد الكلي للجرامات الجزيئية لكل من المذيب n2 والمذاب n1 .
5-النسبة المئوية للكسر الجزئي :
وهي عبارة عن الكسر الجزئي مضروبا في 100 .
وتوجد تسعة أنواع من المحاليل فعندما يكون الغاز هو المذاب توجد ثلاثة أنواع من المحاليل هي :
1-محلول غاز في غاز.
2-محلول غاز في سائل.
3-محلول غاز في مادة صلبة .
وعندما يكون المذاب سائلا توجد ثلاثة أنواع أخرى من المحاليل هي 1
1-محلول سائل في غاز .
2-محلول سائل في سائل .
3-محلول سائل في مادة صلبة.
أما عندما يكون المذاب مادة جامده (صلبة ) فتوجد ثلاثة أنواع أخرى من المحاليل هي :
1-محلول مادة جامدة في غاز .
2-محلول مادة جامدة في سائل.
3-محلول مادة جامدة في مادة جامدة .
نشرح بعض من أنوا ع هذي المحاليل
1-محلول غاز في غاز:
تذوب الغازات بعضها في بعض ذوبانا كاملا وهي تمتزج معا بجميع النسب وتتبع محاليل الغازات في الغازات قوانين الغازات فالضغط الناتج من خليط الغازات يساوي مجموع الضغوط الجزئية للغازات
المكونة لهذا الخليط وهو ما يعرف بقانون دالتوان للضغوط الجزئية للغازات
وقد تبين من الدراسات الدقيقة أن قانون دالتون يعد صحيحا تماما عند
الضغوط المنخفضة جدا ولكن يحدث نوع من الحيود عن هذا القانون عند الضغوط المرتفعة للغازات ويرجع ذلك إلى تأثير حجم الجزئيات
وإلى قوى التجاذب الواقعة بينها.
2-محلول غاز غي سائل :
يعد محلول الغاز في سائل محلولا حقيقا إذا كان المحلول لا يحتوي على قدر كبير من الغاز ولا يكون هناك تفاعل ما بين الغاز وبين السائل كما
يمكن طرد الغاز كلية من المحلول إما برفع درجة الحرارة وإما بتخفيف
الضغط في المحلول .
ومن أمثلة هذه الغازات التى تكون محلولا حقيقا في الماء غازي "الأكسجين(O2) والنتروجين(N2)" فهما يذوبان بقلة ولا يتفاعلان مع الماء ويمكن طردهما تماما من المحلول
أما الغازات التى تتفاعل مع الماء مثل" النشادر(NH3) وكلوريد الهيدروجين(HCl2) وثاني أكسيد الكربون(CO2) "فهي لا تكون مع الماء محاليل حقيقة من الغازات في السوائل بسبب تكوينها لمركبات مع الماء .
النشادر
وبصفة عامة تختلف ذوبانية الغازات في السوائل إلى حد كبير فهي تعتمد على " نوع الغاز وعلى طبيعة السائل المستخدم " وهناك عوامل
تؤثر على هذه الذوبانية أهمها :
أ-تأثير الضغط :
ينظم العلاقة بين الضغط وبين ذوبانية الغاز في سائل قانون يعرف باسم "قانون هنري" Henry Low وهو ينص على ما يلي :
"تتناسب كتلة الغاز المذاب في قدر معين من السائل عند ثبوت درجة الحرارة تناسبا طرديا مع الغاز الواقع على سطح السائل "
ب- تأثير درجة الحرارة :
تؤثر درجة الحرارة تأثيرا كبيرا على ذوبان الغازات في السوائل فتقل ذوبانية الغاز برفع درجة الحرارة وتزيد با نخفاضها .
ج- تأثير وجود مذاب :
وجد بالتجربة أن ذوبان الغاز في سائل يقل بنسبة واضحة عند وجود مذاب في هذا السائل خلاف الغاز المستخدم وتبدو هذه الظاهرة بوضوح
في محاليل الغازات في الماء خاصة عندما يكون المذاب إلكتروليت وتعرف هذه الخاصية باسم " الطرد بالملح " Salting out وتختلف هذه الخاصية من ملح لآخر ولكنها ذات قيمة ثابتة بالنسبة للنوع الواحد من الملح المذاب مهما تغير نوع المذاب في المحلول
ويمكن تفسير هذه الخاصية بافتراض أن الملح المذاب في الماء يحدث له نوع من التميؤ أو الهدرنة حيث تتجمع حوله بعض الجزئيات الماء وبذلك تفقد هذه الجزئيات قدرتها على إذابة الغاز أي أن عدد جزئيات الماء الحرة القادرة على إذابة الغاز يقل إلى حد ما بسبب هذا التميؤ مما يؤدي إلى إنخفاض ذوبانية الغاز في المحلول .
3-محلول غاز في مادة جامدة :
تعتبر محاليل الغازات في المواد الجامده ( المواد الصلبة ) أكثر ندرة من أنواع المحاليل الأخرى
ومن أمثلة هذا النوع من المحاليل ذوبان" غاز الأكسجين (O2) في فلز الفضة(Ag) "و أيضا ذوبان "الهيدروجين(H2) في فلز الفضة (Ag)" ولكن بـنسبة أقل وقـد لـوحـظ أن زيـادة درجـة الحـرارة تسـاعـد عــلى زيادة كمـية كـل مـن " الهيدروجين والأكسجين الذائبين في الفضة "وبصفة عامه لا يستطيع الفلز إذابة أكثر من غاز أو غازين وقد لا تذوب فية بقية الغازات وهناك حالات خاصة يذوب فيها الغاز في الفلز بنسبه عالية ومثال على ذلك ذوبان غاز الأكسجين في فلز البالديوم
4-محلول سائل في سائل :
يمكن تقسيم محاليل السوائل في السوائل إلى ثلاثة أنواع طبقا لقابلية هذه السوائل للأمتزاج بعضها بعض
أ-سوائل تامة الأمتزاج ويذوب بعضها في بعض بجميع النسب مثل
" الماء والكحول "
ب- سوائل غير تامة الأمتزاج مثل "الأثير والماء"
ج- سوائل عديمة الأمتزاج مثل "البنزين(C6H6)والماء "
[-CENTER]-5محلول مادة صلبة في سائل :يمكن نظريا اعتبار أن جميع المواد الجامدة ( الصلبة ) تذوب في كل السوائل ولكن ذوبانية هذه المواد تختلف إلى حد كبير من نظام إلى آخر
ومثال على ذلك أن" السكر سهل الذوبان في الماء , على حين أن الطاشير شحيح الذوبان فيه."
والمحلول المشبع من المادة الجامدة في سائل هو المحلول الذي يتبقى جزء منه من المادة الجامدة في حالة إتزان مع المحلول في درجة حرارة معينة ويعني هذا أن السائل قد أذاب أقصى ما يستطيع إذابته من المادة الجامدة عند هذه الدرجة .
ويترتب على ذلك أن تركيز التشبع يزداد بزيادة درجة الحرارة في أغلب الأحوال وعند تبريد المحلول المشبع الرائق الذي لا يحتوي على أية آثار من المادة الجامدة فإن الزيادة من المادة الذائبة عند هذه الدرجة
الجديدة من الحرارة قد لا تترسب ويقال عند ئذ أن هذا المحلول أصبح محلولا فوق مشبع .
ويمكن تفسير هذه الظاهرة فوق التشبع بافتراض أن بعض البلورات المتناهية في الصغر والتى تكون عادة هي أول ما يترسب من المادة الجامدة قد تكون نسبة ذوبانها أعلى وعلى هذا تتعطل عملية تكوين البلورات الكبيرة ويتأخر ترسيب المادة .
وعند إضافة بلورة واحدة من المذاب إلى المحلول فوق المشبع تبدأ عملية التبلور في الحدوث وتترسب الزيادة من المذاب في الحال حتى يصل المحلول إلى درجة التشبع فقط عند هذه الدرجة الجديدة .
العوامل التى تؤثر على ذوبانية المواد الجامدة في السوائل :
تعتمد على عدة عوامل أهمها ...
1- طبيعة كل من المذيب والمذاب .
2- طبيعة جسيمات المادة الجامدة .
3-درجة الحرارة .
6- محلول مادة صلبة في مادة صلبة:
هذا النوع من المحاليل لة أهمية خاصة في صناعة الفلزات وصناعة السبائك الناتجة منها
وأهم الصعوبات التى تقابل الدراس لهذا النوع من المحاليل هي الزمن الطويل اللازم لملاحظة ما قد يحدث من تغيرات عند تلامس ما دتين
جامدتين معا ومثال ذلك" عند تلامس كتلتين من الذهب والرصاص عند درجة حرارة ثابتة وجد عند مرور أربع سنوات وجود بعض الذهب داخل كتلة الرصاص ."
وتحضير محاليل المواد الصلبة في المواد الصلبة بطرق أخرى مثل طرق البلورة من المحاليل هذه المواد . ومن المعروف إنه عند تبريد محلول مخفف من إحدى المواد لدرجة حرارة منخفضة فإن بعض بلورات المذيب قد تنفصل منه أولا وعادة ما تكون هذه البلورات خالية تماما من آية آثار للمذيب .
وعند تبريد محلول اليود في البنزين يحدث شئ مخالف لهذه القاعدة فقد وجد أن بلورات البنزين التى تنفصل بالتبريد تحتوى على بعض اليود وقد لوحظ أنه عند تغير التركيز محلول اليود في البنزين لا تتأثر النسبة بين كمية اليود وكمية المذيب الموجودة بالبلورات التى تترسب بالتبريد .
ونظرا لأن البلورات الصلبة يتوزع فيها المذاب بانتظام فقد سميت بالمحاليل الصلبة كذلك فإن البلورات المزدوجة التى تنفصل من المحاليل المواد المتجانسة تعتبر محاليل متجانسة من المادتين الجامدتين
إحداهما في الأخرى .[/center]
