ربما سأل الجميع مرة واحدة على الأقل عن ماهية الذوبان، ولماذا يذوب السكر في الشاي ولا يذوب الزيت في الماء، ولماذا تذوب بعض الأشياء والبعض الآخر لا يذوب، لمزيد من المعلومات عن مفهوم الذوبان ولماذا تذوب الأشياء.
ما هو مفهوم الانحلال
تعريف الذوبان
- بشكل عام، الذوبان هو قدرة مادة واحدة على الذوبان في مادة أخرى.
- في عملية الذوبان، تسمى المادة المذابة المذاب، والمادة التي تذوب مادة أخرى تسمى المذيب.
- يمكن تعريفه على أنه الدرجة التي يتم عندها إذابة مادة في مذيب لصنع محلول (يتم التعبير عنها عادةً كجرام من المذاب لكل لتر من المذيب).
- قد تكون قابلية ذوبان سائل (سائل أو غاز) في سائل آخر بالكامل (قابلة للامتزاج تمامًا، على سبيل المثال: الميثانول والماء).
- قد يكون جزئيًا (الزيت والماء يذوبان قليلاً فقط).
- بشكل عام، تذوب المواد في نظائرها، على سبيل المثال الهيدروكربونات العطرية تذوب في بعضها البعض ولكنها لا تذوب في الماء).
- تعتمد بعض طرق الفصل (الامتصاص، الاستخراج) على الفروق في درجة وطبيعة الذوبان، ويتم التعبير عنها بواسطة معامل التوزيع (النسبة المئوية للذوبان في مذيبين).
- تزداد قابلية ذوبان المواد الصلبة في السوائل مع زيادة درجة الحرارة، وتنخفض درجة انبعاثات الغازات مع زيادة درجة الحرارة وزيادة الضغط.
تعريف الذوبان
القوى الجزيئية
- في عملية الذوبان، يتم إدخال جزيئات المذاب في مذيب وتحيط بها جزيئاته.
- لكي تحدث هذه العملية، يجب كسر الروابط الجزيئية بين جزيئات الذائبة (مثل السكر، على سبيل المثال)، ويجب تعطيل الروابط الجزيئية للمذيب (الماء، على سبيل المثال، وكلاهما يتطلب طاقة.
- عندما يذوب السكر في الماء، تنشأ روابط جديدة بين السكر والماء.
- خلال هذه العملية، يتم إعطاء الطاقة، تكون كمية هذه الطاقة كافية لكسر الروابط بين جزيئات السكر وجزيئات الماء.
- هذا المثال مناسب لأي مذيب ومذاب، وإذا كانت الروابط بين المذيب أو المذاب قوية ولا توجد طاقة كافية أثناء الذوبان لتكسيرها فلن يحدث الذوبان.
- يمكن تطبيق نفس قاعدة الطاقة على الأملاح، فهي تبني أيونات موجبة وسالبة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة جاذبيتها.
- إذا كانت الطاقة المطلوبة لكسر حدودها الأيونية أقل من الطاقة الناتجة عن تفاعل الأيونات مع المذيب (أي الماء)، فإن الأملاح سوف تنفصل وتتفاعل مع الماء وبالتالي تذوب.
المواد القابلة للذوبان
- يمكن خلط بعض المواد (مثل الماء والكحول) معًا وإنشاء مرحلة متجانسة بأي نسبة.
- لا يمكن تطبيق مقياس الذوبان على هاتين المادتين، وتسمى هاتان المادتان قابلتان للامتزاج أي قابلة للذوبان
- من ناحية أخرى، إذا كانت هناك مادتان لا يمكن مزجهما معًا (مثل الماء والزيت) يطلق عليهما اسم غير قابل للامتزاج أي غير قابل للذوبان.
المواد القابلة للذوبان
العوامل المؤثرة على الذوبان
درجة الحرارة
- تزداد إمكانية الذوبان عند درجات حرارة عالية، كما هو الحال بالنسبة لمعظم المذيبات.
- يختلف الوضع مع الغازات، فمع ارتفاع درجة الحرارة تصبح أقل قابلية للذوبان في بعضها البعض وفي الماء، ولكنها تصبح أكثر قابلية للذوبان في المذيبات العضوية.
قطبي
- في معظم الحالات يذوب المذاب في مذيبات ذات قطبية مماثلة.
- يستخدم الكيميائيون قولًا شائعًا لوصف ميزة المذيبات والمذيبات: “المثيلة”.
- المذيبات غير القطبية لا تذوب في المذيبات القطبية والعكس صحيح.
ضغط
- بالنسبة لمعظم المحاليل الصلبة والسائلة، لا يؤثر الضغط على قابلية الذوبان.
- بالنسبة للغازات، ينص قانون هنري على أن قابلية ذوبان الغاز تتناسب طرديًا مع ضغط هذا الغاز.
- يتم تقديم ذلك رياضيًا على النحو التالي: p = kc، حيث k هو ثابت يعتمد على درجة حرارة الغاز.
الحجم الجزيئي
- كلما زادت الجسيمات المذابة، زاد الحجم الجزيئي، ومن الصعب على جزيئات المذيبات أن تحيط بجزيئات أكبر.
- إذا تم استبعاد جميع العوامل المذكورة أعلاه، فيمكن العثور على قاعدة عامة مفادها أن الجسيمات الأكبر حجمًا تكون أقل قابلية للذوبان بشكل عام.
- إذا كان بين مذابين من نفس القطبية، يكون الضغط ودرجة الحرارة متماثلين، فعادة ما يكون المذاب مع الجزيئات الأصغر أكثر قابلية للذوبان.
التحريك يزيد من سرعة الذوبان
- لا يؤثر التحريك على قابلية المادة للذوبان، لكن الجميع يعلم أنه إذا تم وضع السكر في الشاي ولم يتم تقليبه، فلن يذوب.
- في الواقع، إذا تركنا الشاي لفترة كافية، فسوف يذوب السكر، ويؤدي التحريك فقط إلى تسريع العملية.
