وزارة التربية والتعليمإدارة ادكو التعليميةمدرسة ادكو الثانوية بنينالمحاليل
عمل الطالب:عبد الرحمن أشرف عسل
تحت إشراف أ/محمد سعد بلال
مقدمهالمحاليل الكيميائية الأربعةنعلم أن المحاليل الكيميائيةتقسم أو تصنف إلى أربعة أقسام هي:-
غروية ومستحلبات ومعلقات وحقيقة) ... فما الفرق بينهم من حيث التركيب والخصائص . ؟(
هذا ما سنعرفه من خلال هذهالمقتطفاتالخواص التي تميز أنواعالخليط عن بعضها البعض
أي مادة تصنف أما إلى مادة نقية أو خليطوأنواع الخليط: معلقات وغرويات ومحاليل .... ومن أهم الخواص التي تميز أنواع الخليط عن بعضها البعضهو حجم الجزيئات.
أولا / المعلقاتيتكون المعلق من جزيئات كبيرة لعنصر واحدعلى لأقل موزعة خلال بعضها البعض مثل التراب النقي في الماء / الراسب في التفاعلاتالكيميائية ... والجزيئات العالقة كبيرة لدرجة أن يمكن رؤيتها بالعين المجردة أوالميكروسكوب ... وتتميز بخاصية وهي أنه إذا تركت ولم يستمر تحريكها باستمرار فإنهاتترسب تحت تأثير الجاذبية الأرضية وتعتمد سرعة الترسيب على حجم الجزيئات العالقةفكلما كانت اكبر كانت السرعة اكبر.
أما عن فصل الجزيئات العالقة المترسبة منالخليط الناتج من تفاعل ما فهناك طريقتين:
عن طريق تمريرها على فلتر فيتمالفصلعن طريق جهاز يسمى( centrifugeالطرد المركزي) حيث يتم الاستفادة من مبدأترسيب جزيئاته تحت قوة الجاذبية الأرضية بحيث يعمل كقوة إضافية لقوة جذب الأرض ممايساعد ذلك على جذب هذه الجزيئات العالقة إلى أسفل ليتم ترسيبها وبالتاليفصلها.....أما بالنسبة لخواصها الفيزيائية مقارنة بالخواص الفيزيائية للسائل وهو فيحالة نقية نجد إنها لا تتأثر إلا بمقدار ضئيل في وجود المواد العالقة فمثلا نجد أندرجة تجمد الماء صفر سليزية ودرجة تجمد الماء الذي يحتوي على تراب أيضا صفر سليزيةوذلك لان حجم الجزيئات العالقة كبير وعددها صغير جدا مقارنة مع عدد جزيئاتالماء.ثانيا/ المحاليلالتي تعتبر على عكس المعلقات تماما من حيثالخواصحجم جزيئات المذيب والذائب صغيرة جدا في حجم إبعاد الأيونات وتتوزعجزيئات المحلول بانتظام خلال بعضها البعض لتعطي وسط متجانس أما بالنسبة للخواصالفيزيائية فلا يوجد تأثيرإلا الضئيل منه وذلك بسبب الطريقة القوية في التداخلوالحميمة التي تتوزع فيها الجزيئاتالمذابة نفسها بين الجزيئات الموادالمذيبة.
وهي ثلاث أنواع/محلول سائل ومحلول غازي ومحلول صلب(1)ثالثا/الغروياتفي الخواص هم بين المحاليل والمعلقاتمثل الحليبالمتجانس وهو عبارة عن قطرات من الزبد موزعة في محلول مائي ويحتوي أيضا على بروتينالكانزين ومواد أخرى ... حجم جزيئات الغرويات اكبر من حجم جزيئات المحاليل واقل منحجم جزيئات المواد العالقة ... وهي صغيرة جدا لدرجة أنها لا يمكن رؤيتها بالعينالمجردة أو المجهر العادي.... وهذه الجزيئات تصطدم تصادمات ثابتة مع الوسط المحيطمما يجعل هذه الجزيئات عالقة لفترة طويلة ولا تنفصل تحت تأثير الجاذبيةالأرضية.
وتتميز هذه الجزيئات بخاصية تجعلها تختلف عن المحلول وهي ما يسمى ب Tyndall effect وهي ظاهرة تتميز بها الغرويات إذ أن الضوء الذي يمر خلالها ينتشر فيزوايا كبيرة وتمتصه الجزيئات وبالتالي لا يسمح له بالخروج. على عكس المحاليل.
فيالوضع الطبيعي لا تنفصل جزيئات الغرويات عن الوسط المنتشرة فيه بفعل الجاذبية وحتىيستمر ذلك لابد من منع التصاق الجزيئات مع بعضها البعض أثناء التصادم حتى لا تنموفي الحجم وتنفصل عن الخليط...أما عن المستحلب فهو نوع من أنواع الغرويات نوعالمواد المكونة له هو" سائلين" عن عبارة عن خليط يتكون من سائلين لا يذوبان فيبعضهما البعض ولكن هنا عامل الاستحلاب (emulsifying agent) الذي يعمل على الربط بينهذين السائلين مثل البروتين وبالتالي يتكون المستحلب ويصل إلي حالة الاستقراروالثبات مثل الحليب والمر جارين والزبد وهي عبارة عن سائلين(ماء في زيت) ولكن وجودبروتين الكارين يمنع جزيئات الماء والزيت من الاصطدام والنمو في الحجم ..
والجدير بالذكر أن الغرويات إن تركت فترة طويلة بدون تحريك تنفصل تحت تأثيرالجاذبية الأرضية فمثلا لو ترك الحليب خارج الثلاجة لمدة يومين نلاحظ انه انفصل إليطبقتين تحت تأثير الجاذبية وبالتالي فسد. (2)المحاليل:المحاليل عبارة عن مخاليط متجانسة ، تصنف غالبا طبقالحالتها الفيزيائية ، فهنالك المحاليل الغازية و الصلبة و السائلة .ويعتبر الهواءالجوي ( خليط متجانس من غازات لا تتفاعل كيميائيا مع بعضها ) . كما إن مياه البحر) بما تحويه من أملاح ذائبة) تعتبر مثالا للحالة السائلة. كذلك فان العملات المعدنيةالفضية ( و هي عبارة عن سبيكة نحاس ذائب في فضة بصورة متجانسة ) تعتبر مثالاللمحلول الصلب . أنواع المحاليل : يعبر المحلول بأنه مخلوط متجانس مكون من مركبينأو أكثر لا يحدث بينهما تفاعل كيميائي ، و المركب الموجود بوفرة في المحلول يسمى " مذيب" solvent، والمركب الموجود بقلة في المحلول يسمى مذاب "solute" . توجد المحاليل في أي من حالات المادة الثلاث : غازية ، سائلة، أوصلبة و يمكن القول انه يوجد أكثر من سبعة محاليل منهم الآتي:1- محلول سائل _ غاز (مثل بخار الماء)غازي2- محلول صلب – سائل ( مثل محلول السكر في الماء)سائل3- محلول صلب – صلب ( مثل السبائك) صلب(3)فيمحاليل ( غاز- غاز) و (سائل- غاز) و (صلب – غاز)، نشير إلى الغاز على انه المذيب والمكون الأخر هو المذاب و هكذا في باقي المحاليل . على انه من الصعب التمييز فيالمحاليل السائلة بين المذيب و المذاب ، و لكن عادة يطلق على المادة الأكثر من حيثالنسبة " المذيب" و الأقل " المذاب " و لكن يمكن تبادل التعريف فيما بينهما ، حينمايكون ذلك ملائما مثلا في محاليل حمض الكبريتيك في الماء فقد يشار إليه أحيانا علىانه المذاب و إلى الماء بأنه المذيب حتى لو كانت جزيئات الماء موجودة بكمية اقل . تكوين المحاليل : يتكون المحلول من مادتين – مثلا – عندما تنتشر إحداهمابانتظام خلال الأخرى ، فنجد إن الغازات تمتزج مع بعضها بأي نسب و ينتج عن ذلكالامتزاج تكون محلول متجانس تماما و يرجع ذلك إلا أن جزيئات الغاز متباعدة و حركتهاسريعة و قابلية انتشارها كبيرة . و تنطبق جميع قوانين الغازات على محاليل الغازات ،حيث تتبع سرعة انتشار الغازات قانون( جراهام) كما إن الضغط الكلي للمحلول الغازي يتبعقانون (دالت ون) للضغوط الجزيئية . تتكون المحاليل من بعض المواد مثل السكر أو الملح تذوب بسرعة و سهولة فيالماء و بعضها لا يذوب إلا بنسبة قليلة( كالا يثر) و غاز ثاني أكسيد الكربون ، و تعرفبأنها شحيحة الإذابة أو قليلة الإذابة ، و البعض الآخر لا يذوب في الماء كالدهنياتالتي يمكن إذابتها في سوائل أخرى مثل الكحول ، و تعتمد قابلية الإذابة على طبيعةالمذاب و طبيعة المذيب بصفة أساسية . (4)
طبيعة المحاليل : يوجد حد معين من كمية المادة التي تذوب في مذيب معين . و إن إذابة مادة في مذيب معين عند درجة حرارة محددة هي أقصى كمية من مذاب ، يمكن أنتذوب في كمية محددة من مذيب لكي ينتج نظام ثابت . و يوصف المحلول الذي يحتوي على كميةقليلة من المذاب بالمحلول المخفف بينما يعرف المحلول الذي يحتوي على كمية اكبر منالمذاب بالمحلول المركز . و عامة يوصف المحلول المخفف بأنه ذلك المحلول الذي مكنهإذابة المزيد من المذاب عند درجة حرارة معينة . و يعرف المحلول المشبع على انه ذلكالمحلول الذي لا يقبل إذابة المزيد من المذاب عند درجة الحرارة و الضغط المعين . كماتعرف الإذابة لمادة ما في مذيب معين عند ضغط و درجة حرارة معينة ، بأنها الكميةالقصوى من المذاب التي تذوب في كمية محددة من المذيب لتكون محلولا مستقرا و في هذهالحالة يوجد اتزان بين المذاب الصلب و المذاب الذائب في المحلول ، و عند الاتزانيتساوى معدل إذابة أو دخول الجسيمات للمذاب في المحلول و مع معدل انفصال أو تبلورالمذاب من المحلول . و قد يحتوي المحلول على كمية من المذاب عند درجة حرارةو ضغط معينين ، تفوق ما قد يمكن للمذيب إذابته في الظروف العادية و تسمى هذهالمحاليل بالمحاليل فوق المشبعة . (5)
و تعتبر هذه المحاليل غير ثابتة إ ذإنها لا تبقى على هذه الحال بل تلفظ الكمية الزائدة من المذاب معطية محلول مشبعثابتا. و إذا احتوى المحلول على كمية من المذاب اقل من الكمية اللازمة للتشبععند درجة حرارة و ضغط معينين فانه يعرف بالمحلول غير المشبع ، و هنا يمكن القول أنالإذابة الذئبية تحت ظروف معينة من الضغط و الحرارة و ما هي إلا تركيز المحلول عندحالة التشبع . انثالبي الإذابةEnthalpy of Solubility : هو عبارة عن التغير في الانثالبي المصاحب لعمليةيذوب فيها مذاب في مذيب . و تعتمد قيمة انثالبي الإذابة ( معبرا بوحدةKJلكل مول من المذاب ) على التركيز النهائيللمحلول . و يكون انثالبي الإذابة ثابت تقريبا في حالة المحلول المخفف . والتغيير الملاحظ في الانثالبي عندما يحضر محلول عبارة عن محصلة الطاقة اللازمة لكسرروابط كيميائية أو تجاذبات معينة بعيدا عن بعضها البعض فمثلا يمكن اعتبار انثالبيالإذابة الخاص لتحضير محلول معين منKClفي الماءبأنه مجموع تغييرين في الانثالبي و يمكن التعبير عنهما في الخطوتين التاليتين : 1- الطاقة اللازمة لكسر التركيب البلوري لبلورةKClإلى ايونات منفصلة بعيدا عن بعضها البعض ، و تكوين ايونات في الحالةالغازية ( و هي عبارة طاقة الشكل البلوري "Lattice energy " مع تغيير الإشارة .2- انثالبي هيدرةKClو هي الطاقة المنبعثة عندما تتميه الايوناتالغازية . (6) و هكذا بجمع المعادلتين تكونالعملية الكلية ماصة للحرارة و تكون إشارة انثالبي الإذابة موجبة . و هناك بعض الحالات يكون انثالبي الإذابة لهاسالبا و ذلك لأنه انطلقت كمية من الطاقة عند هيدرة المذاب اكبر من تلك اللازمة لفصل أجزاء الشبكة البلورية بعيدا عن بعضها البعض و مثال ذلك انثالبي الإذابة الخاصبتحضير محلول منAgFفي الماء. و العوامل التي تؤدي إلى قيمة موجبة عالية بالنسبة للخطوة الأولى ( شحنات أيونية عالية ، و ايونات صغيرة ) تؤدي أيضا إلى قيمة سالبة كبيرة بالنسبيةللخطوة الثانية . و تبعا لذلك فان القيم بالنسبة للخطوتين (مع إهمال الإشارة ) تكونعادة متقاربة عدديا و تكون قيمة انثالبي الإذابة نفسه اقل بكثير من أي من القيمتين . وهذه طريقة تحضير بعض المحاليلمحلول هيدروكسيد النحاس :المواد المستخدمة وكمياتها :
خمسة جرامات هيدروكسيد الصوديوم
خمسة جرامات كبريتات النحاس المائية
200مل ماء مقطرعدد (2)كاس زجاجطريقة التحضير :
1- يذاب هيدروكسيد الصوديوم في 100مل ماء مقطر فيالكأس الأول2- يذاب كبريتات النحاس المائية في100 مل ماء مقطر في الكأسالثاني3- يخلط المحلول الأول مع المحلول الثاني لينتج راسب أزرق جلا تيني منهيدروكسيد النحاس*ملحوظة: (عند استخدام هذا المحلول يجب أن يكون حديثالتحضير)
(7)
