العوامل الستة التي تؤثر على الذوبان الرئيسي
العوامل الرئيسية التي تؤثر على الذوبان هي القطبية ، وتأثير أيون مشترك ، ودرجة الحرارة ، والضغط ، وطبيعة المذاب والعوامل الميكانيكية.
تعتمد قابلية ذوبان المادة بشكل رئيسي على المذيب المستخدم ، وكذلك على درجة الحرارة والضغط. يتم قياس قابلية ذوبان المادة في مذيب معين بتركيز المحلول المشبع.
يعتبر المحلول مشبعًا عندما تزيد إضافة مادة مذيبة إضافية من تركيز المحلول.
تختلف درجة الذوبان على نطاق واسع اعتمادًا على المواد ، من الذوبان إلى ما لا نهاية (غير قابل تمامًا للخلط) ، مثل الإيثانول في الماء ، إلى الذوبان بشكل سيئ ، مثل كلوريد الفضة في الماء. غالبًا ما يتم تطبيق مصطلح "غير القابل للذوبان" على المركبات ضعيفة الذوبان (Boundless، SF).
بعض المواد قابلة للذوبان في جميع النسب مع مذيب معين ، مثل الإيثانول في الماء ، وتعرف هذه الخاصية باسم miscibility.
في ظل ظروف مختلفة ، يمكن التغلب على القابلية للذوبان في التوازن لإعطاء حل يسمى فائق التشبع (الذوبان ، SF).
العوامل الرئيسية التي تؤثر على الذوبان
1- قطبية
في معظم الحالات ، تذوب المواد المذابة في مذيبات لها قطبية مماثلة. يستخدم الكيميائيون قول مأثور شائع لوصف هذه الميزة من المذيبات والمذيبات: "يشابه المذيبات".
لا تذوب المواد المذابة غير القطبية في المذيبات القطبية والعكس صحيح (التعليم عبر الإنترنت ، SF).
2- تأثير الأيون المشترك
التأثير المشترك للأيون هو مصطلح يصف النقص في قابلية ذوبان المركب الأيوني عند إضافة الملح الذي يحتوي على أيون موجود بالفعل في التوازن الكيميائي إلى الخليط.
وأفضل تفسير لهذا التأثير هو مبدأ Le Châtelier. تخيل لو تمت إضافة كبريتات الكالسيوم الأيونية القابلة للذوبان قليلاً ، CaSO 4 ، إلى الماء. المعادلة الأيونية الصافية للتوازن الكيميائي الناتج هي كما يلي:
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)
كبريتات الكالسيوم قابلة للذوبان قليلا. في حالة التوازن ، يوجد معظم الكالسيوم والكبريتات في صورة صلبة من كبريتات الكالسيوم.
دعونا نفترض أنه تمت إضافة سلفات النحاس الأيونية القابلة للذوبان (CuSO 4 ) إلى المحلول. كبريتات النحاس قابلة للذوبان. لذلك ، فإن تأثيره المهم الوحيد في المعادلة الأيونية الصافية هو إضافة أيونات أكثر سلفات (SO 4 2-).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)
توجد أيونات كبريتات النحاس المنفصلة سلفًا (الشائعة في) في الخليط من التفكك الطفيف لكبريتات الكالسيوم.
لذلك ، فإن إضافة أيونات الكبريتات تؤكد على التوازن الذي تم إنشاؤه مسبقًا.
ينص مبدأ Le Chatelier على أن الجهد الإضافي في هذا الجانب من منتج التوازن يؤدي إلى تغيير التوازن نحو جانب المواد المتفاعلة لتخفيف هذا التوتر الجديد.
بسبب التغيير نحو الجانب المتفاعل ، يتم تقليل قابلية ذوبان كبريتات الكالسيوم القابلة للذوبان قليلاً (Erica Tran، 2016).
3 - درجة الحرارة
درجة الحرارة لها تأثير مباشر على الذوبان. بالنسبة لمعظم المواد الصلبة الأيونية ، تزيد درجة الحرارة من السرعة التي يمكن بها صنع المحلول.
كلما زادت درجة الحرارة ، تتحرك جزيئات المادة الصلبة بشكل أسرع ، مما يزيد من فرص تفاعلها مع المزيد من جزيئات المذيب. ينتج عن هذا زيادة في سرعة حدوث الحل.
يمكن أن تزيد درجة الحرارة أيضًا من كمية المذاب التي يمكن إذابتها في مذيب. بشكل عام ، مع ارتفاع درجة الحرارة ، تذوب الجزيئات الذائبة.
على سبيل المثال ، عند إضافة سكر المائدة إلى الماء ، فهذه طريقة سهلة لصنع محلول. عندما يتم تسخين هذا المحلول واستمرار إضافة السكر ، يتبين أنه يمكن إضافة كميات كبيرة من السكر مع استمرار ارتفاع درجة الحرارة.
والسبب في ذلك هو أنه مع ارتفاع درجة الحرارة ، يمكن أن تنهار القوى بين الجزيئات بسهولة أكبر ، مما يسمح بجذب المزيد من الجزيئات الذائبة إلى جزيئات المذيبات.
ومع ذلك ، هناك أمثلة أخرى ، حيث الزيادة في درجة الحرارة يكون لها تأثير ضئيل للغاية على كمية المذاب يمكن حله.
يعتبر ملح المائدة مثالًا جيدًا: يمكنك إذابة نفس كمية ملح الطعام تقريبًا في الماء المثلج كما يمكنك في الماء المغلي.
بالنسبة لجميع الغازات ، كلما زادت درجة الحرارة ، تقل الذوبان. يمكن استخدام النظرية الجزيئية الحركية لشرح هذه الظاهرة.
مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتحرك جزيئات الغاز بشكل أسرع وتكون قادرة على الهروب من السائل. ذوبان الغاز ، ثم ، يتناقص.
بالنظر إلى الرسم البياني التالي ، يُظهر غاز الأمونيا ، NH3 ، انخفاضًا كبيرًا في الذوبان مع ارتفاع درجة الحرارة ، بينما تظهر جميع المواد الصلبة الأيونية زيادة في الذوبان مع زيادة درجة الحرارة (CK-12 Foundation ، SF) .
4- الضغط
العامل الثاني ، الضغط ، يؤثر على قابلية ذوبان الغاز في سائل ولكن ليس أبدًا مادة صلبة تذوب في سائل.
عند تطبيق الضغط على غاز أعلى سطح المذيب ، سينتقل الغاز إلى المذيب ويحتل بعض المسافات بين جزيئات المذيب.
ومن الأمثلة الجيدة الصودا الغازية. يتم تطبيق الضغط لإجبار جزيئات ثاني أكسيد الكربون في الصودا. العكس هو الصحيح أيضا. عندما ينخفض ضغط الغاز ، تقل قابلية الذوبان لهذا الغاز أيضًا.
عندما يتم فتح علبة من المشروبات الغازية ، يتم تقليل الضغط في الصودا ، بحيث يبدأ الغاز على الفور في الخروج من المحلول.
يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون المخزن في الصودا ، ويمكنك أن ترى الإنفعال على سطح السائل. إذا تركت علبة صودا مفتوحة لفترة من الوقت ، فقد تلاحظ أن المشروب يصبح مسطحًا بسبب فقدان ثاني أكسيد الكربون.
يتم التعبير عن عامل ضغط الغاز هذا في قانون هنري. ينص قانون هنري على أنه في درجة حرارة معينة ، تكون قابلية ذوبان الغاز في السائل متناسبة مع الضغط الجزئي للغاز على السائل.
مثال على قانون هنري يحدث في الغوص. عندما يغمر الشخص في المياه العميقة ، يزداد الضغط ويذوب المزيد من الغازات في الدم.
أثناء التسلق من الغوص في المياه العميقة ، يحتاج الغواص إلى العودة إلى سطح الماء بسرعة بطيئة للغاية للسماح لجميع الغازات الذائبة بمغادرة الدم ببطء شديد.
إذا صعد الشخص بسرعة كبيرة ، فقد تحدث حالة طوارئ طبية بسبب الغازات التي تترك الدم سريعًا (Papapodcasts ، 2010).
5- طبيعة المذاب
تؤثر طبيعة الذوبان والمذيب ووجود مركبات كيميائية أخرى في المحلول على الذوبان.
على سبيل المثال ، يمكنك إذابة كمية أكبر من السكر في الماء ، من الملح في الماء. في هذه الحالة يقال أن السكر أكثر قابلية للذوبان.
الايثانول في الماء قابل للذوبان تماما مع بعضها البعض. في هذه الحالة بالذات ، يكون المذيب هو المركب بكمية أكبر.
حجم المذاب هو أيضا عامل مهم. كلما زادت الجزيئات المذابة ، زاد وزنها الجزيئي وحجمها. من الأصعب على جزيئات المذيبات أن تحيط بجزيئات أكبر.
إذا تم استبعاد جميع العوامل المذكورة أعلاه ، يمكن العثور على قاعدة عامة أن الجزيئات الكبيرة تكون عمومًا أقل قابلية للذوبان.
إذا كان الضغط ودرجة الحرارة متماثلين بين اثنين من المذابان من نفس القطبية ، عادةً ما يكون الواحد ذو الجزيئات الأصغر أكثر قابلية للذوبان (العوامل التي تؤثر على الذوبان ، SF).
6- العوامل الميكانيكية
على عكس معدل الذوبان ، الذي يعتمد بشكل أساسي على درجة الحرارة ، يعتمد معدل إعادة التبلور على تركيز المادة المذابة على سطح الشبكة البلورية ، والتي يتم تفضيلها عندما يكون المحلول غير متحرك.
لذلك ، فإن تحريض الحل يتجنب هذا التراكم ، مما يزيد من الذوبان. (أنابيب التشبع ، 2014).
