أنواع المحاليل و الذوبانية

• المحاليل عبارة عن مخاليط متجانسة تتكون من مادتين أو أكثر.
• يتكون المحلول من مذيب ومذاب أو أكثر.
• المذيب هو المكون الذي يوجد بكمية أكبر.
• المذاب هو المكون الذي يوجد بكمية أقل.
• يمكن أن تكون المحاليل في الحالة الغازية أو السائلة أو الصلبة.
• أمثلة على المحاليل: الهواء (غاز)، ماء البحر (سائل)، السبائك (صلب).

أنواع المحاليل

• بناءً على حالة المذيب:
  • محاليل غازية: يكون المذيب غازًا، مثل الهواء.
  • محاليل سائلة: يكون المذيب سائلًا، مثل الماء المالح.
  • محاليل صلبة: يكون المذيب صلبًا، مثل السبائك.
• بناءً على قابلية الذوبان:
  • محلول مشبع: يحتوي على أقصى كمية من المذاب يمكن إذابتها في المذيب عند درجة حرارة معينة.
  • محلول غير مشبع: يحتوي على كمية من المذاب أقل من الكمية اللازمة للتشبع.
  • محلول فوق مشبع: يحتوي على كمية من المذاب أكبر من الكمية اللازمة للتشبع في الظروف العادية، وهو غير مستقر.
• بناءً على القطبية:
  • محاليل قطبية: تتكون من مذيب ومذاب قطبيين.
  • محاليل غير قطبية: تتكون من مذيب ومذاب غير قطبيين.

الذوبانية

• الذوبانية هي أقصى كمية من المذاب يمكن أن تذوب في كمية معينة من المذيب عند درجة حرارة معينة.
• تتأثر الذوبانية بعدة عوامل:
  • طبيعة المذاب والمذيب: "المثيل يذيب المثيل"، أي أن المواد القطبية تذوب في المذيبات القطبية، والمواد غير القطبية تذوب في المذيبات غير القطبية.
  • درجة الحرارة: تزداد ذوبانية معظم المواد الصلبة في الماء بارتفاع درجة الحرارة، بينما تقل ذوبانية الغازات في الماء بارتفاع درجة الحرارة.
  • الضغط: ليس له تأثير كبير على ذوبانية المواد الصلبة والسائلة، بينما تزداد ذوبانية الغازات في السوائل بزيادة الضغط.
• قاعدة "المثيل يذيب المثيل" تعني أن المواد ذات القوى بين الجزيئية المتشابهة تميل إلى الذوبان في بعضها البعض.

التركيز

• التركيز هو كمية المذاب الموجودة في كمية معينة من المحلول أو المذيب.
• يمكن التعبير عن التركيز بعدة طرق:
  • المولارية (M): عدد مولات المذاب في لتر واحد من المحلول.
  • المولالية (m): عدد مولات المذاب في كيلوغرام واحد من المذيب.
  • النسبة المئوية الوزنية (% w/w): كتلة المذاب مقسومة على كتلة المحلول مضروبة في 100.
  • النسبة المئوية الحجمية (% v/v): حجم المذاب مقسومًا على حجم المحلول مضروبًا في 100.
  • الجزء في المليون (ppm): عدد أجزاء المذاب لكل مليون جزء من المحلول.
  • الجزء في البليون (ppb): عدد أجزاء المذاب لكل بليون جزء من المحلول.
• لحساب المولارية:
  • المولارية = (عدد مولات المذاب) / (حجم المحلول باللتر)
• لحساب المولالية:
  • المولالية = (عدد مولات المذاب) / (كتلة المذيب بالكيلوغرام)

الخواص التجميعية للمحاليل

• الخواص التجميعية هي الخواص الفيزيائية للمحاليل التي تعتمد على تركيز المذاب، وليس على طبيعته.
• تشمل الخواص التجميعية:
  • انخفاض الضغط البخاري: يقل الضغط البخاري للمذيب بإضافة مذاب غير متطاير.
  • ارتفاع نقطة الغليان: ترتفع نقطة غليان المحلول مقارنة بالمذيب النقي.
  • انخفاض نقطة التجمد: تنخفض نقطة تجمد المحلول مقارنة بالمذيب النقي.
  • الضغط الأسموزي: الضغط اللازم لمنع مرور المذيب عبر غشاء شبه منفذ من منطقة ذات تركيز مذاب منخفض إلى منطقة ذات تركيز مذاب مرتفع.
• قانون راؤول: يعبر عن العلاقة بين الضغط البخاري للمحلول وتركيز المذاب.

العوامل المؤثرة على الذوبان

• طبيعة المذاب والمذيب: المواد المتشابهة تذوب في بعضها البعض.
• درجة الحرارة: زيادة درجة الحرارة يزيد من ذوبانية معظم المواد الصلبة في الماء، ويقلل من ذوبانية الغازات.
• الضغط: زيادة الضغط يزيد من ذوبانية الغازات في السوائل.
• وجود أملاح أخرى: وجود أملاح أخرى في المحلول يمكن أن يزيد أو يقلل من ذوبانية المذاب.

تطبيقات على المحاليل

• تحضير الأدوية: تستخدم المحاليل في تحضير الأدوية بتركيزات محددة.
• الصناعات الغذائية: تستخدم المحاليل في عمليات التصنيع الغذائي المختلفة.
• التحاليل الكيميائية: تستخدم المحاليل في التحاليل الكيميائية لتحديد كميات المواد المختلفة.
• تنقية المياه: تستخدم المحاليل في عمليات تنقية المياه.
• الزراعة: تستخدم المحاليل في تحضير الأسمدة والمبيدات.

عمليات الفصل

• التقطير: فصل السوائل بناءً على اختلاف نقاط غليانها.
• التبلور: فصل المواد الصلبة عن طريق تكوين بلورات.
• الاستخلاص: فصل مادة من خليط باستخدام مذيب مناسب.
• الترشيح: فصل المواد الصلبة عن السوائل باستخدام مرشح.
• الكروماتوغرافيا: فصل المواد بناءً على اختلاف تفاعلها مع مادة ثابتة ومادة متحركة.

أمثلة على المحاليل في الحياة اليومية

• المشروبات الغازية: محلول غازي (ثاني أكسيد الكربون) في سائل (ماء).
• المحاليل الملحية: محلول صلب (ملح) في سائل (ماء).
• ماء الصنبور: يحتوي على معادن وأملاح مذابة.
• الهواء: خليط من الغازات (نيتروجين، أكسجين، إلخ).