مقدمة عن المحاليل

مقدمة  عن المحاليل

المحلول عبارة عن خليط متجانس من مادتين أو أكثر لا يحدث بينهما تفاعل كيميائي ، وهو عبارة عن نظام ذي طور أو صنف واحد . ذو بانية مادة في أخرى لتكوين محلول متجانس يعتمد على طبيعة المواد المتضمنة في عملية الذوبان ، وتتأثر الذوبانية بالتغيرات في درجة الحرارة وبطبيعة المواد المكونة للمحلول والضغط ، بالرغم من أن المؤثر الأخير ذو أهمية بالنسبة للغازات فقط .

المادة الموجودة بوفرة في المحلول تسمى المذيب( solvent ) بينما الموجودة بنسبة أقل تسمى المذاب ( solute ) . ومع ذلك ، فإنه بالنسبة لمحلول صلب في سائل يشار دائماً للسائل بأنه المذيب ، علماً بأن هنالك حالات أخرى شاذة يكون فيها الصلب موجودا بكمية أكبر .

  تصنيف المحاليل بناءً على طبيعة المذيب والمذاب

     في أي محلول ثنائي يمكن أن يكون كلاً من المذاب والمذيب غاز ، سائل أو صلب  وبالتالي يمكن أن يكون هنالك تسعة أنواع من المحاليل حيث يتم تصنيف أنواع  المحاليل بحسب الحالة الطبيعية للمادة كما في الجدول رقم (18) أدناه :

نوع المحلول	المذاب	المذيب	أمثلة
غاز	غاز	غاز	في الهواء
	سائل	غاز	بخار الماء في الهواء
	صلب	غاز	تسامي مادة صلبة في غاز ( اليود في  )
سائل	غاز	سائل	في الماء
	سائل	سائل	الكحول الإثيلي في الماء
	صلب	سائل	سكر في الماء
صلب	غاز	صلب	غاز الهيدروجين في البالاديوم
	سائل	صلب	سائل البنزين في اليود الصلب
	صلب	صلب	السبائك ( النحاس في الذهب )

تصنيف المحاليل بناءً على حجم دقائق المادة المذابة

        عند وضع كمية من السكر في قليل من الماء ورج المخلوط فإن السكر يذوب ، ولا يمكن فصله بالترشيح ، ولا بترك المحلول ساكناً تحت تأثير الجاذبية الأرضية وعليه يكون  حجم الدقائق ( الجزئيات أو الأيونات ) متناهية في الصغر ولا يمكن فصلها ولا رؤيتها بالعين المجردة أو الميكروسكوب . يسمى مثل هذا النوع من المحاليل بالمحاليل الحقيقية ( True Solutions ) .

        أما إذا وضع  مسحوق الطباشير في كمية من الماء ورج المخلوط فإننا نحصل على معلق من الطباشير في الماء ، يمكن رؤية دقائقه إما بالعين المجردة أو الميكروسكوب . إذا ترك المخلوط ساكناً فإن دقائق الجسم الصلب المعلقة تتجمع بمرور الوقت في قاع الإناء  تحت  تأثير  الجاذبية  الأرضية  وعليه  يكون  هذا  المحلول  مختلفاً  من الحالة الأولى  ويسمى  هذا  النوع  من   المحاليل  بالعوالق   أو  المعلقات   ( المحاليل  المعلقة )   ( suspensions ) .

       بين هاتين الحالتين ( محاليل حقيقية ومعلقات ) توجد حالة ثالثة تسمى بالحالة الغروية ، يكون حجم الجزيئات ( الدقائق ) فيها وسطاً ويتراوح نصف قطر هذه الدقائق في أغلب المحاليل الغروية بين  وعليه يكون المحلول الحقيقي له دقائق نصف قطرها أصغر من  والمعلقات نصف قطرها أكبر من  .

      لا يمكن وضع حد معين بين هذه المحاليل ، ولكن للمحاليل الغروية خواص محددة تحتم وضعها في فصيلة خاصة سوف نتعرض لها في جزء آخر من هذا الكتاب .

    تصنيف المحاليل بناءً على درجة توصيلها للتيار الكهربائي

      تصنف المحاليل من حيث درجة توصيلها للتيار الكهربائي إلى نوعين :

أ-  محاليل إلكتروليتيه :  Electrolyte  

ب- محاليل غير إلكتروليتيه :  electrolytes  Non -

أ- المحاليل الإلكتروليتية تتكون من مادة مذابة لها المقدرة على التأين في المذيب ، وبذلك تكون لها القدرة على توصيل التيار الكهربائي ، وتختلف درجة التأين من مادة لها المقدرة على التأين الكلي أو بنسبة عالية ، وفي هذه الحالة تسمى إلكتروليت قوي    strong electrolytes  مثل محاليل الأحماض والقواعد والأملاح في الماء ، ومادة تتأين جزئياً وتسمى إلكتروليت ضعيف .

ومن أمثلة الأحماض القوية حمض البيركلوريك   ، حمض النيتريك   وحمض الهيدوكلوريك في الوسط المائي كالآتي :

 

 

ومن أمثلة القواعد القوية هيدروكسيد الصوديوم () ، هيدروكسيد الكالسيوم   وهيدروكسيد البوتاسيوم ()

 

من أمثلة الأملاح التي تتأين بنسبة عالية :

§       أملاح تتكون من أحماض قوية ، وقواعد قوية ، مثل كلوريد الصوديوم  

 

§       أملاح تتكون من حمض قوي وقاعدة ضعيفة مثل ملح كلوريد الأمونيوم

 

§       أملاح تتكون من حمض ضعيف وقاعدة قوية مثل خلات الصوديوم  

 

§       أملاح تتكون من حمض ضعيف وقاعدة ضعيفة مثل ملح كربونات الأمونيوم

 

أما الإلكتروليتات الضعيفة weak electrolytes)  ( فهي التي تتأين جزئياً في محاليلها ، وتكون ضعيفة التوصيل للتيار الكهربائي  ، مثل الأحماض والقواعد الضعيفة .

مثال لحمض ضعيف : حمض الخليك  .

مثال لقاعدة ضعيفة : هيدروكسيد الأمونيوم

 

وعامه يتم التمييز بين الإلكتروليت القوي والإلكتروليت الضعيف بوضع سهم ذي اتجاه واحد للإلكتروليت القوي دلالة على التأين التام ووضع سهمين متعاكسين دلالة على عدم التأين الكامل أو الوصول إلى مرحلة الاتزان بين الجزيء المتأين وأيوناته في محاليلها المائية .

ب-  المحاليل غير الإلكتروليتية ( Non - electrolytes ) هي تلك المحاليل التي تتكون من مادة مذابة لا تتفكك إلى أيونات في محاليلها ، مثل محلول السكر في الماء ومحلول النشأ في الماء .

 

تصنيف المحاليل بناءً على نسبة المادة المذابة للمذيب

            إذا كان المحلول لا يمكنه أن يُذيب زيادة من المادة المذابة عند نفس درجة الحرارة فيطلق عليه المحلول المشبع ( Saturated Solution ) ، أما إذا كان المحلول يمكنه أن يُذيب زيادة من المادة المذابة فيطلق عليه المحلول غير المشبع                                            ( Unsaturated Solution ) ، أيضاً يمكن الحصول على محاليل فوق المشبعة                 ( Super saturated ) إذا كانت تحتوي على زيادة من المذاب أكثر مما يمكن إذابته عند درجة حرارة معينة في ظروف معينة .

     لكي نوضح فكرة المحلول والذوبانية يجب أن نحدد كمية كل من المادة المذابة والمذيب الموجودين بالمحلول ، وهناك طرق عديدة لتعبير عن تلك التركيزات .

  طرق التعبير عن تركيز المحلول

       هناك عدة طرق للتعبير عن تركيز المحاليل نذكر منها :-

أولاً :  المولارية  ( Molarity ) ( M ) وهي وحدة التركيز الأكثر شيوعاً وتستخدم  بكثرة  في التحليل الحجمي ، وتُعرف  بأنها عدد  مولات المادة المذابة في كمية من المذيب  لتكوين لترٍ أو ديسميتر  مكعب من المحلول ويمكن  توضيحها كالآتي :

          

      

معملياً تحضر المحاليل المولارية باستخدام الدوارق الحجمية وذلك بأخذ الكمية المناسبة من المادة المذابة  ووضعها في  الدورق  الحجمي ، ثم إضافة المذيب ( وعادة ما يكون الماء ) مع الرج المستمر حتى يصل مستوى المحلول العلامة الدالة على الحجم .

كيفية التمييز بين المحاليل

هناك ثلاثة أنواع من المحاليل وهي:-

1- المحلول الحقيقي.
2-المحلول المعلق.
3-المحلول الغروي.

ولكم بعض النقاط التي بإمكانها أن نميز هذه المحاليل
أولا
المحلول الحقيقي
مميزاته:
لا يمكن تمييز دقائق المذاب بالعين المجردة آو بالمجهر
لايمكن فصل مكوناته بالتزويق أو الترشيح
متجانس
مثل السكر في الماء

ثانياً
المحلول المعلق
مميزاته:
يمكن تمييز دقائق المذاب بالعين
يمكن فصل مكوناته بالترويق أو الترشيح
غير متجانس
مثل الطباشير في الماء

ثالثاً
المحلول الغروي.
مميزاته:
يمكن تمييز دقائق المذاب بالمجهر الإلكتروني
لا يمكن فصل مكوناته بالترويق أو الترشيح
متجانس
مثل الحليب في الدم