محلول

جعل محلول صلب في سائل من خلال إذابة ملح الطعام في الماء

الماء مذيب ممتاز بسبب أن جزيئاته قطبية ويمكنها تكوين رابطات هيدروجينية [1].

في الكيمياء، المحلول هو مزيج متجانس من مادتين أو أكثر، لا يمكن عزلهما عن بعضهما البعض بأي أسلوب ميكانيكي، كالترشيح مثلاً ويتكون من مذيب ومذاب وغالبا يكون المذيب أكبر من المذاب. وعملية الحلّ تُسمّى أيضًا الذوبان. يمكن فصلهما عن طريق التبخير مثلا بحيث لا يتسبب في أي تفاعل كيميائي بين المادتين ، مثال على ذلك محلول ملح الطعام في الماء.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المحاليل:

المحلول السائل

وينتج عن ذوبان سائل في سائل آخر، وكما ينتج عن ذوبان شيء صلب أو غازي في سائل. ومن أمثلته: ذوبان الكحول مع الماء، وذوبان السكر في القهوة.

المحلول الغازي

وينتج عن اختلاط الغازات. فالهواء مثلاً هو محلول غازي، حيث إنه يتكون من مزيج من النيتروجين والأكسجين مع كميات ضئيلة من الأرجون وثاني أكسيد الكربون.

السبائك

تعتبر مصهورات المعادن محاليلا وتسمى سبائك . وعادة تتكون السبيكة من عدة فلزات و لا فلزات ، مثل بعض أنواع مصهورات الفولاذ ، فهو يتكون من كروم و فاناديوم و كربون ذائبة في الحديد.

طرق التعبير عن تركيز أي محلول

• المولار ويعرف على انه إذابة 1 مول من الماده في 1 لتر من الماء.

M= Molarity = moles of soulute÷liters of soutions

أو:

( M (molarity) = m(mas of solut)/(molecular wait * volume by litr

المولارية (M)= عدد مولات المادة المذابة ÷ حجم المحلول باللتر

أو:

المولارية (M)= وزن المادة المذابة / (الوزن الجزيئي للماده * الحجم المحلول بالتر)

مثـــــــال:

بالنسبة إلى مركب مثل كلوريد الصوديوم : الوزن الذري للكلور (4و35 جرام ) و الوزن الذري للصوديوم (23 جرام) ، ونظرا لأن تركيب الجزييء NaCl (أي 1 صوديوم متحد مع 1 كلور) ، فيكون 1 مول من كلوريد الصوديوم هو 4و58 جرام.

أي إذا أذبنا 4و58 جراما من ملح الطعام في 1 لتر ماء أصبح لدينا محلولا منه ذو مولارية 1.

• عندما نذيب 2و29 جراما من كلوريد الصوديوم في 1/2 لتر ماء يصبح لدينا محلولا منه ذو مولارية 1.
• وعندما نذيب 6و14 جراما من كلوريد الصوديوم في 1/4 لتر ماء يصبح لدينا أيضا محلولا مولاريته 1.

تعريفات أخرى للمحاليل:

يستخدم الكيميائيون محاليلا ذات تسميات أخرى ، مثل النورماليتي:

• النورملتى N = المولارية / تكافؤ المادة

وتعرف النورملتى Normality للماده بأنها عدد المولات من المادة الذائبة في 1 لتر ماء مقسومه على تكافؤ المادة.

• الكسر الجزيئي
• النسبة المئوية

---

تصنف المحاليل السائلة من حيث حالة الجزيئات المذابة كالتالي :

محاليل حقيقية : وهي التي لاتترشح فيها جزيئات المذاب ولاتنفصل عن طريق الترشيح.

محاليل غروية : وهي التي تكون فيها جزيئات المذاب غير مذاب تماما في المذيب ويمكن رؤيتها بشكل واضح في المحلول

محاليل معلقة : وهي التي تتم فيها ترسب جزيئات المذاب مثل : الماء والرمل .

التشبع

وتصنف أيضا على حسب نسبة تركيز جزيئات المذاب في المذيب [1] كالتالي :

• محاليل مشبعة:

تعتمد كمية المادة التي يمكن أن تذوب في مذيب على ذوبانها في هذا المذيب . وإذا أذبنا أكبر كمية ممكنة من المذاب في مذيب أصبح المحلول محلولا مشبعا . أي إذا أضفنا من المادة المذابة إل مثل هذا المحلول فإنها تترسب ولا تذوب.

• محاليل غير مشبعة:

المحلول الذي يحتوي على كمية من المذاب أقل من الكمية التي توصله إلى حد التشبع.

• محاليل فوق مشبعة:

يتسم المحلول المشبع بهذه الخاصية عند درجة حرارة معينة ، ويعتمد تشبعه على درجة الحرارة ، أي إذا رفعنا درجة حرارة محلول مشبع درجتين مئويتين فإنه يذيب من المادة المذابة كمية أكبر عند تلك الدرجة العالية . ولفترض أن لدينا محلولا مشبعا بملح الطعام عند درجة حرارة 82 درجة مئوية ، فإذا أخفضنا درجة الحرارة فجأة إلى 81 درجة مئوية مثلا أصبح المحلول "فوق مشبع " لفترة وجيزة ، ثم يترسب الملح الزائد .

فصل المحاليل

يمكن فصل المذاب عن المذيب حيث لا يحدث في المحلول تفاعل كيميائي .

عند إذابة ملح في محلول تتفكك روابط الأيونات المكونة بلورات الملح وتتراكم جزيئات ماء حول الأيونات فيما يسمى "هيدراتية" . وتكون أيونات بعض الفلزات مع جزيئات الماء كاتيونات مركبة (مثل سداسي هيدرات الحديد (III)). ولكي تعتبر تلك المخلوطات محاليلا فلا بد من كون تلك الروابط عكوسية تماما .

كذلك عند إذابة هيدريدات الأحماض والقواعد بتحدث تفاعلات كيميائية . يذوب كلوريد الهيدروجين في الماء و يتفكك في الحال إلى أيونات الكلور و أيونات الهيدروجين ، وتتفاعل أيونات الهيدروجين مع الماء مكونة أيونات أوكسونيوم .

و يبقى ثاني أكسيد الكربون تقريبا في الحالة الغازية في محلول منه في الماء . ولكن يكون جزء منه مع الماء حمض الكربونيك وهذه تتحلل في الماء و تكوّن كربونات الهيدروجين و كربونات و أوكسونيوم . تلك التفاعلات هي تفاعلات عكوسية ، أي يمكن فصل مواد المحلول بدون إضافة مواد تفاعل أخرى .

فصل مواد صلبة من سائل

محطة لتحلية مياه البحر.

تعمل عملية تبخير محلول على تشبع المادة الصلبة في المحلول وتبلورها طالما كان ذوبان المادة في السائل محدودا . وعند اكتمال التبخير تتبقى المادة الصلبة في قاع وعاء التبخير .

بعض محاليل مادة صلبة مثل بيكربونات الكالسيوم تتحلل إثناء تبخير محلول مركز منها ولا تتبقى على حالها بعد اكتمال التبخير ولكن تتحول إلى كربونات الكالسيوم وتترسب بينما يتبخر ثاني أكسيد الكربون مع الماء .

طريقة تستغل كثيرا في التطبيق العملي وهي أزموزية عكسية . وفيها يضغط المحلول عبر غشاء نصف نفاذ ، فيحجز الغشاء الأيونات و الجزيئات الكبيرة ويمر السائل (الماء) خلالها . تطبق تلك التقنية في تجهيز الماء وبصفة خاصة في تحلية المياه.

فصل مخلوط سوائل

أبراج التقطير المجزأ في الصناعة.

تتبع طريقة التقطير أو طريقة تقطير مجزأ لفصل مخلوطات سوائل . ونسغل في تلك الحالتين أختلاف نقطة الغليان للسوائل المكونة للمحلول . ونظرا لأن السائل ذو نقطة غليان علية يكون له أيضا ضغطا بخاريا قليلا فينتقل جزء منه مع بخار السائل ذو نقطة غليان منخفضة ويتكثف معه في القارورة المستقبلة . لذلك نحصل بتقطير الكحول على نقاوة تبلغ 96% فقط . وإذا أردنا الحصول على الكحول بنقاوة أعلى فلا بد من إجراء عملية التقطير مرة ثانية على الكحول المكتسب من عملية التقطير الأولى .

يستغل التقطير بشكل واسع تقنيا في تكرير البترول حيث نعزل من النفط : كيروسين و الديزل و نافثا و القطران وغيرها من منتجات البترول ، نظرا لاختلاف نقطة غليان كل منها عن بعضها البعض.

الزجاج

يعتبر الزجاج أيضا محلولا حيث يتكون من مخلوط سوائل باردة . ويتميز الزجاج بأن الذرات فيه غير منتظمة في شبكة بلورية ، فهي موزعة عشوائيا في الزجاج الصلب ولكنها تفقد حركتها المميزة له عندما يكون الزجاج في الحالة السائلة.

حالات خاصة

لا يعتبر "ذوبان" فلز في حمض ذوبانا وإنما هو تفاعل كيميائي .

ولكن توجد حالات خاصة تتم فيها تفاعل كيميائي عكوسي و ذوبان في نفس الوقت ، مثل :

• ذوبان الصوديوم في سائل الأمونيا .

• ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء ، حيث يحدث توازن بتكوين حمض الكربونيك و جزيئاته المفككة (أيونات بيكربونات و ايونات كربونات ) والتي تختفي عند مغادرة ثاني أكسيد الكربون المحلول (مثل طرده من المحلول بواسطة غاز آخر) .

انظر أيضاً

• محلول كهربي
• تقطير بالتجزئة
• تركيز
• مول
• مخطط مخلوط