العوامل الستة الرئيسية التي تؤثر على الذوبان - كيمياء - 2025

العوامل الرئيسية التي تؤثر على قابلية الذوبان هي القطبية وتأثير الأيونات الشائعة ودرجة الحرارة والضغط وطبيعة المذاب والعوامل الميكانيكية. الذوبان هو قدرة مادة كيميائية صلبة أو سائلة أو غازية (تسمى المذاب) على الذوبان في مذيب (عادة سائل) وتشكيل محلول.

تعتمد قابلية ذوبان المادة بشكل أساسي على المذيب المستخدم ، وكذلك على درجة الحرارة والضغط. تقاس قابلية ذوبان مادة في مذيب معين بتركيز المحلول المشبع.

يعتبر المحلول مشبعًا عندما لا تؤدي إضافة مادة مذابة إضافية إلى زيادة تركيز المحلول.

تختلف درجة الذوبان بشكل كبير اعتمادًا على المواد ، من قابل للذوبان بشكل لا نهائي (قابل للامتزاج تمامًا) ، مثل الإيثانول في الماء ، إلى قابل للذوبان بشكل طفيف ، مثل كلوريد الفضة في الماء. غالبًا ما يتم تطبيق مصطلح "غير قابلة 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 الامتزاج.

في ظل ظروف مختلفة ، يمكن تجاوز قابلية الذوبان في التوازن لإعطاء ما يسمى بمحلول مفرط 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 الخاصية للمذابات والمذيبات: "مثل يذوب مثل".

المذيبات غير القطبية لا تذوب في المذيبات القطبية والعكس صحيح (التعليم عبر الإنترنت ، SF).

2- تأثير الأيون المشترك

التأثير الأيوني الشائع هو مصطلح يصف النقص في قابلية ذوبان مركب أيوني عند إضافة ملح يحتوي على أيون موجود بالفعل في حالة توازن كيميائي إلى الخليط.

يمكن تفسير هذا التأثير بشكل أفضل من خلال مبدأ Le Châtelier. تخيل لو أن للذوبان بشكل طفيف مركب أيوني كبريتات الكالسيوم، كاسو ₄ ، وأضيف إلى الماء. المعادلة الأيونية الصافية للتوازن الكيميائي الناتج هي كما يلي:

CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42− (aq)

كبريتات الكالسيوم قابلة للذوبان بشكل طفيف. عند التوازن ، يوجد معظم الكالسيوم والكبريتات في شكل صلب من كبريتات الكالسيوم.

افترض أنه تمت إضافة كبريتات النحاس المركب الأيوني القابل للذوبان (CuSO ₄) إلى المحلول. كبريتات النحاس قابلة للذوبان. لذلك ، فإن تأثيره الرئيسي الوحيد على المعادلة الأيونية الصافية هو إضافة المزيد من أيونات الكبريتات (SO ₄ ^2-).

CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42− (aq)

توجد بالفعل أيونات الكبريتات المنفصلة عن كبريتات النحاس (شائعة في) في الخليط من التفكك الطفيف لكبريتات الكالسيوم.

لذلك ، تؤكد إضافة أيونات الكبريتات على التوازن المحدد مسبقًا.

يفرض مبدأ Le Chatelier أن الضغط الإضافي على هذا الجانب من منتج التوازن يؤدي إلى تحول التوازن نحو جانب المتفاعلات لتخفيف هذا الضغط الجديد.

بسبب التحول نحو الجانب المتفاعل ، تقل قابلية ذوبان كبريتات الكالسيوم القابلة للذوبان بشكل طفيف (Erica Tran ، 2016).

3- درجة الحرارة

درجة الحرارة لها تأثير مباشر على الذوبان. بالنسبة لمعظم المواد الصلبة الأيونية ، تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة سرعة صنع المحلول.

كلما زادت درجة الحرارة ، تتحرك الجزيئات الصلبة بشكل أسرع ، مما يزيد من فرص تفاعلها مع المزيد من جزيئات المذيب. ينتج عن هذا زيادة في معدل إنتاج المحلول.

يمكن أن تزيد درجة الحرارة أيضًا من كمية المذاب التي يمكن إذابتها في مذيب. بشكل عام ، كلما زادت درجة الحرارة ، تذوب المزيد من الجزيئات الذائبة.

على سبيل المثال ، تعد إضافة سكر المائدة إلى الماء طريقة سهلة لصنع محلول. عندما يتم تسخين هذا المحلول وإضافة السكر ، وجد أنه يمكن إضافة كميات كبيرة من السكر مع استمرار ارتفاع درجة الحرارة.

والسبب في ذلك هو أنه مع ارتفاع درجة الحرارة ، يمكن أن تنكسر القوى بين الجزيئات بسهولة أكبر ، مما يسمح بجذب المزيد من الجسيمات الذائبة إلى جزيئات المذيب.

ومع ذلك ، هناك أمثلة أخرى ، حيث يكون لزيادة درجة الحرارة تأثير ضئيل للغاية على مقدار المذاب الذي يمكن إذابته.

يعتبر ملح الطعام مثالًا جيدًا: يمكنك إذابة نفس كمية ملح الطعام في الماء المثلج كما يمكنك في الماء المغلي.

بالنسبة لجميع الغازات ، كلما زادت درجة الحرارة ، تقل قابلية الذوبان. يمكن استخدام النظرية الجزيئية الحركية لشرح هذه الظاهرة.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتحرك جزيئات الغاز بشكل أسرع وتكون قادرة على الهروب من السائل. ثم تنخفض قابلية ذوبان الغاز.

الشكل 1: الرسم البياني للذوبان مقابل درجة الحرارة.

بالنظر إلى الرسم البياني أدناه ، يُظهر غاز الأمونيا NH3 انخفاضًا قويًا في قابلية الذوبان مع زيادة درجة الحرارة ، بينما تظهر جميع المواد الصلبة الأيونية زيادة في قابلية الذوبان مع ارتفاع درجة الحرارة (مؤسسة CK-12 ، SF).

4- الضغط

العامل الثاني ، الضغط ، يؤثر على قابلية ذوبان الغاز في سائل ولكن لا يؤثر أبدًا في مادة صلبة تذوب في سائل.

عندما يتم تطبيق الضغط على غاز أعلى سطح المذيب ، سينتقل الغاز إلى المذيب ويحتل بعض المسافات بين جزيئات المذيب.

وخير مثال على ذلك هو الصودا الغازية. يتم تطبيق الضغط لإجبار جزيئات ثاني أكسيد الكربون على دخول الصودا. والعكس صحيح أيضا. عندما ينخفض ​​ضغط الغاز ، تقل أيضًا قابلية ذوبان هذا الغاز.

عندما تفتح علبة الصودا ، ينخفض ​​الضغط في الصودا ، لذلك يبدأ الغاز على الفور في الخروج من المحلول.

يتم تحرير ثاني أكسيد الكربون المخزن في الصودا ، ويمكنك رؤية الأزيز 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 ، عند درجة حرارة معينة ، تتناسب قابلية ذوبان الغاز في سائل مع الضغط الجزئي للغاز فوق السائل.

مثال على قانون هنري يحدث في الغوص. عندما يغوص الشخص في المياه العميقة ، يزداد الضغط ويذوب المزيد من الغازات في الدم.

أثناء النهوض من الغوص في المياه العميقة ، يحتاج الغواص إلى العودة إلى سطح الماء بسرعة بطيئة جدًا للسماح لجميع الغازات المذابة بمغادرة الدم ببطء شديد.

إذا صعد الشخص بسرعة كبيرة ، فقد تحدث حالة طبية طارئة بسبب خروج الغازات من الدم بسرعة كبيرة (Papapodcasts ، 2010).

5- طبيعة المذاب

تؤثر طبيعة المذاب والمذيب ووجود مواد كيميائية أخرى في المحلول على قابلية الذوبان.

على سبيل المثال ، يمكن إذابة المزيد من السكر في الماء أكثر من الملح في الماء. في هذه الحالة ، يُقال أن السكر أكثر قابلية للذوبان.

الإيثانول في الماء قابل للذوبان تمامًا مع بعضهما البعض. في هذه الحالة بالذات ، سيكون المذيب هو المركب الموجود بكمية أكبر.

حجم المذاب هو أيضا عامل مهم. كلما زاد حجم الجزيئات الذائبة ، زاد وزنها الجزيئي وحجمها. يصعب 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 الضغط ودرجة الحرارة متماثلين بين مذابين من نفس القطبية ، فإن الواحد الذي يحتوي على جزيئات أصغر يكون عادةً أكثر قابلية للذوبان (العوامل التي تؤثر على الذوبان ، SF).

6- العوامل الميكانيكية

على عكس معدل الذوبان ، الذي يعتمد بشكل أساسي على درجة الحرارة ، فإن معدل إعادة التبلور يعتمد على تركيز المذاب على سطح الشبكة البلورية ، والذي يفضل عندما يكون المحلول غير متحرك.

لذلك ، فإن تقليب المحلول يمنع هذا التراكم ويزيد من الذوبان. (نصائح التشبع ، 2014).

المراجع

1. (سادس). الذوبان. تعافى من boundles.com.
2. مؤسسة CK-12. (سادس). العوامل المؤثرة على الذوبان. تعافى من ck12.org.
3. التثقيف عبر الإنترنت. (سادس). العوامل المؤثرة على الذوبان. تعافى من solubilityofthings.com.
4. إيريكا تران ، DL (2016 ، 28 نوفمبر). الذوبان والعوامل المؤثرة في الذوبان. تعافى من chem.libretexts.org.
5. العوامل المؤثرة على الذوبان. (سادس). تعافى من sciencesource.pearsoncanada.ca.
6. (2010 ، 1 مارس). العوامل التي تؤثر على الذوبان الجزء 4. تعافى من youtube.com.
7. الذوبان. (سادس). تعافى من chemed.chem.purdue.ed.
8. تلميحات التشبع. (2014 ، 26 يونيو). تعافى من الكيمياء libretex.org.