الذرات والعناصر والمركبات – الجلسة 3

كما نعلم، يتكون المحلول عندما يذوب المذاب في المذيب. تسمى قدرة المذاب على الذوبان في المذيب تحت ظروف معينة بالذوبان. تتضمن الظروف المحددة قيمًا معينة من درجة الحرارة والضغط. يتم قياس الذوبان عادة بالجرام لكل لتر.

ملح الطعام قابل للذوبان في الماء. ذوبانية ملح الطعام في الماء هي 360 g/L. وهذا يعني أنه يمكن إذابة ما يصل إلى ثلاثمائة وستين جرامًا من ملح الطعام في الماء. تكون قيمة الذوبانية هذه صالحة فقط في درجة حرارة الغرفة والضغط القياسي.

هناك عوامل مختلفة تؤثر على ذوبان المذاب في المذيب. في أغلب الحالات، تزداد قابلية ذوبان المواد الصلبة في السوائل مع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، خذ لترًا واحدًا من الماء. أضف أكبر قدر ممكن من السكر إلى هذا الماء. حركيها باستمرار حتى يذوب السكر.

بعد نقطة معينة، لن يذوب المزيد من السكر في الماء. الآن قم بتسخينه قليلاً وأضف المزيد من السكر في الماء. ستلاحظ أن السكر سيبدأ بالذوبان. يرجع ذلك إلى أنه عندما تقوم بتسخينه ورفع درجة حرارته، فإن قابلية ذوبان السكر تزداد.

ولكن لماذا ترتفع ذائبية المواد الصلبة في السوائل مع ارتفاع درجة الحرارة؟. عندما نرفع درجة حرارة المحلول، ترتفع طاقة جزيئات المذاب والمذيب. هذه الطاقة كافية لكسر القوى بين الجزيئات التي تربط جزيئات المواد المذابة معًا. عندما يتم التغلب على هذه القوى، يمكن لعدد أكبر من جزيئات المواد المذابة أن تختلط بالمذيب. ويؤدي هذا إلى زيادة قابلية الذوبان.

يحتوي المحلول المشبع على الحد الأقصى لكمية المذاب التي يمكن إذابتها في مذيب معين في ظل ظروف محددة. الظروف المحددة عادة ما تكون درجة الحرارة والضغط القياسيين. إذا قمت بإضافة المزيد من المذاب إلى المحلول المشبع، فإنه لن يذوب. سوف تتراكم المواد المذابة غير المذابة على شكل مادة صلبة في قاع الحاوية.

يحتوي المحلول المشبع على كمية من المذاب أكبر مما يمكنه عادةً استيعابه عند درجة حرارة وضغط معينين. في المحلول المشبع، كمية المادة المذابة فيه تتجاوز ذوبانيتها الطبيعية. يتم تحقيق التشبع الفائق عن طريق إذابة المذاب في مذيب عند درجة حرارة مرتفعة. بعد ذلك يتم تبريده ببطء لمنع ترسب المذاب الزائد.

تعتبر الحلول المشبعة غير مستقرة إلى حد كبير. يرجع ذلك إلى أنها تحتوي على كمية من المذاب أكبر مما يستطيع المذيب أن يحمله عادة عند تلك درجة الحرارة. أي اضطراب يمكن أن يؤدي إلى تبلور سريع أو ترسيب. الحلول المشبعة لها تطبيقات عملية. على سبيل المثال، يتطلب إنتاج أنواع معينة من الحلوى إنشاء محاليل سكرية مشبعة. ثم يتبلور المحلول عند التبريد ليشكل ملمسًا ناعمًا.

في المحلول غير المشبع، لم يذيب المذيب الحد الأقصى من المذاب الممكن في ظل مجموعة معينة من الظروف. هو المحلول الذي يستطيع إذابة كمية أكبر من المذاب لأنه لم يصل إلى نقطة التشبع. الحلول غير المشبعة شائعة في الحياة اليومية. على سبيل المثال، عندما تضيف السكر إلى كوب من الشاي وتحركه حتى يذوب السكر تمامًا، يمكنك القول أنك قمت بإنشاء محلول سكر غير مشبع. وهذا لأنه يمكنك إضافة المزيد من السكر قبل أن يصبح مشبعًا.

تخيل أن لديك مزيجًا من الأحبار المختلفة. تريد أن تعرف ما هي الأحبار الملونة التي تم خلطها لإنشاء هذا الخليط. كيف ستفعل ذلك؟. يمكننا القيام بذلك بمساعدة الكروماتوغرافيا. الكروماتوغرافيا هي تقنية معملية تستخدم لفصل المخاليط إلى مكوناتها الفردية. هناك أنواع مختلفة من تقنيات الكروماتوغرافيا.

هنا سوف نستخدم تقنية كروماتوغرافيا الورق لفصل خليط من الأحبار. هناك مرحلتين في كروماتوغرافيا الورق. وتسمى هذه بالمرحلة الثابتة والمرحلة المتحركة. المرحلة الثابتة لا تتحرك. في كروماتوغرافيا الورق، يتم استخدام قطعة من ورق الترشيح كمرحلة ثابتة.

تتحرك المرحلة المتحركة إلى أعلى المرحلة الثابتة. الطور المتحرك عادة ما يكون عبارة عن مذيب أو خليط من المذيبات. في كروماتوغرافيا الورق، تتحرك الطور المتحرك لأعلى ورق الترشيح. يحدث هذا بسبب تقارب السائل مع ورق الترشيح.

يتم عادة إذابة الخليط المراد فصله في كمية صغيرة من المذيب. يتم وضع بقعة صغيرة من هذا المحلول بالقرب من الجزء السفلي من ورق الترشيح. يتم بعد ذلك وضع ورق الترشيح في وعاء له غطاء. يتم تبطين الحاوية بكمية صغيرة من الطور المتحرك. يتم إغلاق الغطاء، مما يخلق بيئة محكمة الغلق. تنتقل المرحلة المتحركة إلى أعلى الورقة عن طريق الخاصية الشعرية.

عندما ينتقل المذيب إلى أعلى الورق، فإنه يحمل معه مكونات الخليط. تتحرك المكونات المختلفة بمعدلات مختلفة. وهذا يؤدي إلى فصلهم على طول الورقة. بمجرد وصول مقدمة المذيب إلى نقطة معينة على الورق، تتم إزالة الورق من الحاوية. ويتم بعد ذلك تصور المكونات المنفصلة. وفي حالة المواد الملونة، يمكن القيام بذلك من خلال النظر إلى الأشرطة أو البقع الملونة على الورق. كما ترون، تم فصل خليط الأحبار.