نفسر ماهية الذوبان في الكيمياء والعوامل التي تؤثر عليها. أيضا ، ما هو منتج الذوبان والأمثلة المختلفة.
ما هي الذوبان؟
في كيمياء، الذوبان هو قدرة الجسم أو أ مادة مصممة (دعوة المذاب) لتذوب في وسط معين (يسمى مذيب) ؛ وهذا هو الحد الأقصى لمبلغ المذاب التي يمكن أن يتلقاها المذيب في ظل ظروف بيئية معينة.
المذاب هو المادة التي تذوب في مذيب معين. يمكن أن يكون ملف صلب، أ سائل أو أ غاز. بشكل عام ، يوجد المذاب بكمية أقل من المذيب في أ تحلل.
المذيب أو المذيب هو المادة التي يذوب فيها مادة مذابة معينة. يوجد المذيب بشكل عام بكمية أكبر من المذاب في المحلول.
يمكن التعبير عن الذوبان بوحدات التركيز ، مثل المولارية أو المولالية ، على سبيل المثال.
يُعرَّف التركيز المولي (المشار إليه بالمولارية) على أنه عدد مولات المذاب لكل لتر من المحلول (أو وحدة مكافئة) ، ويُحسب على النحو التالي:
أين:
- م (X). مولارية المادة X معبر عنه بالمول / لتر.
- ن (X). كمية المادة من المادة X أعرب عن حيوانات الخلد (مول).
- الخامس (X). الصوت من الذوبان معبراً عنه باللتر (L) أو وحدات مكافئة.
يُعرَّف التركيز المولي (المشار إليه بالمولالية) على أنه عدد مولات المذاب في كيلوغرام واحد من المذيب ، ويحسب على النحو التالي:
أين:
- م (X). إنها مولالية المادة X معبراً عنها بالمول / (كجم من المذيب).
- ن (X). إنها كمية مادة المادة X معبرا عنها في الشامات (مول).
- م (المذيب معبراً عنه بالكيلو جرام). هل الجماعية معبراً عن المذيب بالكيلو جرام.
ومع ذلك ، فإن الذوبان ليس خاصية عالمية لجميع المواد. بعضها يذوب بسهولة ، والبعض الآخر أكثر صعوبة ، والبعض الآخر لا يذوب ببساطة.
كل هذا يتوقف أيضًا على المواد التي نمزجها. ال ماء، يشار إليه عادةً باسم المذيب الشامل ، لا يمكنه إذابة الزيت تمامًا ، على سبيل المثال.
ولكن حتى عندما يتمكن المذيب من إذابة مادة مذابة ، فإنه يفعل ذلك إلى حد معين ، بسبب الحلول التي يمكن تصنيفها إلى:
- مشبع. عندما يتعذر إذابة المزيد من المذاب ، أي عندما يحتوي المحلول على أقصى قدر من المذاب يدعمه المذيب.
- غير مشبع عندما يمكنك الاستمرار في إذابة المزيد من المذاب في المحلول.
- مفرط التشبع عندما يكون المحلول مذابًا أكثر مما يمكن أن يذوب. يمكن الحصول على محلول مفرط التشبع عن طريق تعديل ظروف معينة ، مثل درجة الحرارة ، بحيث يذوب أكثر من الحد الأقصى الذي يمكن إذابته.
العوامل المؤثرة في الذوبان
من حيث المبدأ ، تعتمد قابلية المادة للذوبان على المادة التي نمزجها معها. بشكل عام ، يتم تصنيف المواد إلى:
- ذوبان في الماء. هم تلك التي يمكن أن تذوب بسهولة (أو بالكامل) في الماء.
- قابل للذوبان في الدهون. هم تلك التي يمكن أن تذوب بسهولة في الزيوت.
من ناحية أخرى ، فإن قابلية المواد للذوبان تعتمد على العوامل التالية:
درجة حرارة. تزيد معظم المواد الصلبة من قابليتها للذوبان في الماء مع زيادة درجة الحرارة ، على الرغم من وجود بعض الاستثناءات. كما أن المركبات العضوية بشكل عام تزيد من قابليتها للذوبان مع زيادة درجة الحرارة. ترجع هذه الزيادة في قابلية الذوبان مع زيادة درجة الحرارة إلى زيادة التفاعلات بين حبيبات من المذاب والمذيب، لذلك يمكن كسر القوى الجزيئية بينهما. من ناحية أخرى ، فإن المذابات الغازية لها سلوك مختلف ، لأنه عندما تزداد درجة الحرارة ، تزداد قابليتها للذوبان في المذيبات العضوية ، ولكنها تنخفض في الماء لأن الغاز يميل إلى الهروب من السائل مع زيادة درجة الحرارة.
على سبيل المثال ، كوب من الماء يذيب كمية معينة من السكر ، حتى يبدأ الفائض في الاستقرار في القاع. إذا قمنا بتسخين كوب الماء هذا ، فسوف نلاحظ كيف يبدأ الفائض في الاختفاء ، مما يزيد من قابلية الذوبان في المذيب.
ضغط. يؤثر الضغط بشكل أساسي على قابلية الذوبان في المواد الغازية. عن طريق زيادة ضغط المذاب الغازي ، تزداد قابليته للذوبان في مذيب معين.
طبيعة المذاب والمذيب. المواد التي لها نفس القطبية قابلة للذوبان في بعضها البعض ، ومن هنا جاءت العبارة: "المماثل يذوب متشابهًا". ومع ذلك ، عندما يكون للمذاب والمذيب قطبيان مختلفان ، فإنهما غير قابلين للذوبان تمامًا في بعضهما البعض ، على الرغم من وجود مجموعة من الأقطاب الوسيطة حيث يمكن أن يكون المذاب والمذيب قابلين للذوبان جزئيًا.
القطبية هي خاصية لـ مركبات كيميائية لديهم ميل لفصل الشحنات الكهربائية في هيكلها.
ال الجزيئات تتكون الجزيئات القطبية من ذرات تختلف سلبيتها الكهربية اختلافًا كبيرًا ، بينما تتكون الجزيئات غير القطبية من ذرات مع كهربية متساوية.
ولكن يتم تحديد قطبية الجزيء أيضًا من خلال تناظر بنيته ، لذلك قد تكون هناك جزيئات مكونة من ذرات تختلف كهربيتها الكهربية ، ولكنها مرتبة بطريقة في التركيب الجزيئي بحيث تلغي ثنائيات أقطابها وأخيرًا الجزيء . هو أبولار.
الإثارة. يؤدي هز المحاليل أو تقليبها إلى زيادة قابلية الذوبان في المذاب ، حيث يساهم في زيادة التفاعل بين المذاب والمذيب.
حاصل الإذابة
عندما نتحدث عن منتج قابلية الذوبان أو منتج أيوني (يتم اختصاره كفقط كs) ، نشير إلى منتج التركيزات المولية لـ الأيونات التي تشكل مركبًا ، مرفوعة إلى مؤشرات القياس المتكافئ الخاصة بكل منها من معادلة التوازن. وبالتالي ، كلما زاد حجم كسول ، سيكون المركب أكثر قابلية للذوبان. يتم التعبير عن ذلك بالصيغة التالية ، مع مراعاة معادلة التوازن:
أين:
- كسول. إنه منتج الذوبان.
- [Cn +] م. إنه التركيز المولي للكاتيون الذي تم رفعه إلى معامل القياس المتكافئ م.
- [صباحا] ن. إنه التركيز المولي للأنيون الذي تم رفعه إلى معامل القياس المتكافئ ن.
أمثلة على الذوبان
- ملح مذاب في الماء. يذوب الملح الشائع (كلوريد الصوديوم ، كلوريد الصوديوم) بسهولة في الماء ، بمعدل 360 جرامًا لكل لتر ، بشرط أن تكون درجة حرارة الماء 20 درجة مئوية. إذا قمنا بزيادة درجة حرارة المذيب ، فإن كمية الملح التي يمكننا إذابتها ستزداد.
- مشروبات غازية تحتوي المشروبات الغازية المعلبة أو المعبأة التي نستهلكها كل يوم على كمية منها نشبع (CO2) الغازي المذاب في داخلها ، وبالتالي يكون لها خصائصها الفقاعية المميزة. لتحقيق هذا، الصناعات تشبع خليط في ظروف ضغط مرتفع للغاية. لذلك ، عندما نكشف عنها ، تبدأ موازين الضغط وتسرب الغاز.
- حلول اليود. غالبًا ما نستخدم محاليل اليود لعلاج الجروح السطحية التي لا يمكن صنعها بالماء لأن اليود غير قابل للذوبان فيه. هذا هو سبب استخدامهم كحول، الذي يتحسن معدل الذوبان الخاص به ويسمح بإنتاج الخليط.
- قهوة مع الحليب. لتحضير القهوة بالحليب ، نضيف الحليب إلى المحلول ونلاحظ تغيره الألوان كيف يمتزجان. يتم ذلك دائمًا مع القهوة الساخنة ، لأن معدل الذوبان لكلا المادتين يزداد مع زيادة درجة الحرارة. ومع ذلك ، إذا انتظرنا حتى تبرد المواد ، فسنلاحظ تكوين الكريم على السطح ، حيث أصبح المحلول مشبعًا بشكل أسرع.