آیا هر چیزی می تواند حل بشود؟

خیلی چیزها حل می شوند. محلول ها می توانند شامل جامداتی باشند که در مایعات حل شده اند، یا گازهایی باشند که در آب حل شده اند (مثل آب گازدار). محلول ها می توانند از حل شدن گازها در گازها یا مایع در مایع ها به وجود بیایند. اگر شما بعضی چیزها را با هم ترکیب کنید و آن ها در یک توزیع یکنواخت پخش بشوند، به آن محلول می گویند.

احتمالاً نمی توانید به راحتی کسی را پیدا کنید که محلول جامد در جامد درست کند. اما این محلول ها وجود دارند. آن ها اول به شکل محلول جامد یا مایع در مایع هستند ولی بعد در دمای اتاق سخت می شوند. آلیاژهای انواع فلزات مثال های خوبی از یک محلول جامد در جامد در دمای اتاق هستند.

پس یک محلول ساده اساساً دو ماده است که با یکدیگر ترکیب شده اند. یکی از آن ها حل شونده نامیده می شود. حل شونده ماده ای است که حل خواهد شد (مثل شکر) ماده دیگر حلال است، که حل کننده است (مثل آب) اگر بخواهید تشخیص بدهید که کدام یک از دو ماده حل شونده است، به عنوان یک قانون بدانید که معمولاً مقدار حلال از حل شونده بیشتر است.

 ساختن محلول ها:

چطور می شود محلول ساخت؟ دو مایع را با هم مخلوط کنید و هم بزنید. به همین سادگی! اما علم، این کار ساده را به سه مرحله تقسیم می کند. وقتی دارید این مراحل را می خوانید به خاطر داشته باشید که (حل شونده = شکر) (حلال = آب) - (سامانه = لیوان)

حل شونده در حلال قرار می گیرد و شروع به شکسته شدن به تکه های کوچک تر می کند.مولکول های حلال شروع به حرکت در همه جهات کرده و برای مولکول های حل شونده جا باز می کنند. مثلاً مولکول های آب برای مولکول های شکر جا باز می کنند.حل شونده و حلال با یکدیگر برهم کنش می دهند(یعنی با هم کنش و واکنش می کنند) تا زمانی که غلظت هر دو ماده در تمام سامانه یکسان شود. حالا باید مقدار شکر حل شده در آب، در بالا و ته و وسط و همه جای لیوان یکسان باشد.

 آیا هر چیزی می تواند محلول ها را تغییر دهد؟

البته! هر چیزی می تواند غلظت مواد موجود در محلول را تغییر دهد. در این مورد دانشمندان از واژه حلالیت استفاده می‏کنند. حلالیت توانایی یا قابلیت حلال (مثلاً آب) برای حل کردن حل شونده (مثلاً شکر) است. ممکن است شما قبلاً اثر دما روی حلالیت را در کلاس درستان دیده باشید. معمولاً وقتی حلال ها را گرم می کنید، می توانند مقدار بیشتری مواد جامد را در خود حل کنند (مثلاً شکر بیشتر ) و در عوض مقدار کمتری گاز در حلال گرم، حل می شود (مثلاً دی اکسید کربن کمتر در نوشابه گرم) فاکتور مهم بعدی فشار است. وقتی که فشار محیط اطراف محلول را افزایش می دهید، معمولاً مقدار بیشتری گاز در آن حل می شود. دوباره به قوطی نوشابه تان فکر کنید. قوطی می تواند گاز را درونش نگه دارد زیرا محتویات قوطی تحت فشار زیادی هستند. آخرین عامل مهم ساختار مواد است. بعضی چیزها در یک نوع خاص ماده آسان تر حل می شوند. مثلاً شکر به آسانی در آب حل می شود، اما روغن در آب حل نمی شود. پس می گوییم که آب نسبت به روغن حلالیت کمی دارد.

محلولها ، مخلوط هایی همگن هستند. محلولها را معمولا بر حسب حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می‌کنندمحلولهای گازی ، محلولهای مایع و محلولهای جامد. بعضی از آلیاژهامحلولهای جامدند؛ سکه‌های نقره‌ای محلولهایی از مس و نقره‌اند و برنج محلولی جامداز روی در مس است. محلولهای مایع متداولترین محلولها هستند و بیشترین کاربرد را در بررسی های شیمیایی دارند. هوا هم مثالی برای محلولهای گازی می‌باشد.

● ماهیت محلولها:

در یک محلول ، معمولا جزئی که از لحاظ کمیت بیشترین مقدار را دارد، حلال و سایراجزا را مواد حل شده (حل شونده) می‌گوییم. اما گاهی آسانتر آن است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است، حلال بنامیم و گاهی اصولا اطلاق نام حلال و حل شونده به اجزای یک محلول (مثلا محلولهای گازی) چندان اهمیتی ندارد.
بعضی از مواد به هرنسبت در یکدیگر حل می‌شوند.امتزاج پذیری کامل از ویژگیهای اجزای تمام محلولهای گازی و بعضی از اجزای محلولهای مایع و جامد است. ولی غالبا، مقدار ماده ای که در حلال معینی حل می شود، محدود است. انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص و در دمای معین، بیشترین مقداری از آن ماده است که در 100 گرم از آن حلال حل می شود و یک محلول سیر شده را به وجود می آورد.

● غلظت محلول:

برای یک محلول معین ، مقدارماده حل شده در واحد حجم حلال یا در واحد حجم محلول را غلظت ماده حل شده می‌گوییم. مهمترین نوع غلظتها که در آزمایشگاه بکار می‌رود مولاریته است. مولاریته عبارت است از تعداد مولهای یک ماده که در یک لیتر محلول وجود دارد. به همین دلیل آنرا مول بر لیتر یا M/L می‌گیرند.

● انواع محلولها:

1- محلولهای رقیق:

محلولهایی که غلظت ماده حل شده آنهانسبتا کم است.

2-محلولهای غلیظ:

محلولهایی که غلظت نسبتا زیاد دارند.

▪ محلول سیر شده:

اگر مقدار ماده حل شده در یک محلول برابر با انحلال پذیری آن درحلال باشد، آن محلول را محلول سیر شده می‌نامیم. اگر به مقداری از یک حلال مایع ،مقدار زیادی ماده حل شونده (بیشتر از مقدار انحلال پذیری آن) بیفزاییم، بین ماده حل شده و حل شونده باقیمانده تعادل برقرار می‌شود. ماده حل شونده باقیمانده ممکن است جامد ، مایع یا گاز باشد. در تعادل چنین سامانه ای ، سرعت انحلال ماده حل شونده برابربا سرعت خارج شدن ماده حل شده از محلول است. بنابراین در حالت تعادل ، غلظت ماده حل شده مقداری ثابت است.

▪ محلول سیر نشده:

غلظت ماده حل شده در یک محلول سیرنشده کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است.

▪ محلول فراسیرشده:

می‌توان از یک ماده حل شونده جامد ، محلول فراسیر شده تهیه کرد که در آن، غلظت ماده حل شده بیشتر از غلظت آن در محلول سیر شده است. این محلول ، حالتی نیم پایدار دارد و اگرمقدار بسیار کمی از ماده حل شونده خالص بدان افزوده شود، مقداری از ماده حل شده که بیش از مقدار لازم برای سیرشدن محلول در آن وجود دارد، رسوب می‌کند.

● خواص فیزیکی محلولها:

بعضی از خواص محلولها به دو عامل ، نوع ماده حل شده و غلظت آن در محلول بستگی دارند. این مطلب برای بسیاری خواص فیزیکی محلولها از جمله ،محلولهای آبی درست به نظر می‌رسد. برای مثال، محلول نمک طعام در آب بی رنگ و پرمنگنات پتاسیم در آب، بنفش صورتی است (در اینجا نوع ماده حل شده مطرح است). افزون بر این ،می‌دانیم که هر چه بر محلول پرمنگنات آب بریزیم و آن را رقیقتر کنیم، از شدت رنگ آن کاسته می‌شود (اینجا غلظت محلول مطرح است).
یکی دیگر از خواص فیزیکی که به این دو عامل بستگی دارد، قابلیت هدایت الکتریکی محلول آبی مواد گوناگون است.

خواص کولیگاتیو:

چهارخاصه فیزیکی دیگر از محلولها وجود دارد که به نوع و ماهیت ذرات حل شده بستگی ندارد،بلکه فقط به مجموع این ذرات وابسته است. به عبارت دیگر ، تنها عامل موثر بر خواص محلول در اینجا ، غلظت است. چنین خواصی از محلول را معمولا "خواص جمعی محلولها" (خواص کولیگاتیو Colligative properties) می‌نامند و عبارتند از

1- کاهش فشار بخار 2-صعود نقطه جوش 3- نزول نقطه انجماد 4- فشار اسمزی.

▪ کاهش فشار بخار:

وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می‌شود، فشار بخار آن کاهش می‌یابد و مقدار کاهش به مقدار حل شونده بستگی دارد. هر چه میزان حل شونده بیشتر باشد، میزان کاهش درفشار بخار بیشتر است. برای مثال اگر دو ظرف را در نظر بگیریم که در آنها مقدارمساوی مایع وجود دارد که یکی محتوی مولکولهای آب خالص و دیگری محتوی محلول قند درآب است، بدیهی است که تعداد مولکولهای آب در واحد حجم از آب قند ، کمتر از آب خالص است. به همین نسبت ، تعداد مولکولهای آب در سطح آب قند ، نیز کمتر می‌باشد. بنابراین، نسبت مولکولهای پرانرژی آب که قادر به تبخیر از سطح آب قند هستند، کمترمی‌باشد و در نتیجه فشار بخار محلول کمتر می‌شود.

▪ افزایش نقطه جوش:

در اثرحل شدن مقداری حل شونده غیر فرار در یک حلال ، نقطه جوش آن افزایش می‌یابد. مقدارافزایش فقط به مقدار حل شونده بستگی دارد. برای مثال ، آب در شرایط متعارفی (دمای۲۵ درجه سانتیگراد و فشار بخار یک اتمسفر یا ۷۶۰ میلی متر جیوه) در ۱۰۰ درجه سانتیگراد می جوشد. اما اگر در آب، مقداری قند مثلا به غلظت یک مولال (یک مول در۱۰۰۰ گرم آب) بریزیم، فشار بخار محلول آب قند به اندازه ۱۴ میلی متر جیوه کاهش می‌یابد و در نتیجه محلول در ۵۲/۱۰۰درجه سانتیگراد می‌جوشد.

▪ کاهش نقطه انجماد:

وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می‌شود، نقطه انجماد آن کاهش می‌یابد. بنابراین دمای انجماد محلولهای آبی همیشه کمتر از دمای انجماد آب خالص است. استفاده از این خاصیت در رادیاتور اتومبیل می‌باشد که برای جلوگیری از یخ زدن آب رادیاتوراتومبیل در زمستان ، به آن مقداری مایع به نام ضد یخ می‌افزایند. همچنین با اضافه کردن نمک (مانند کلرید سدیم) همراه با شن ریز روی آسفالت خیابان های شهر ، هیدراته شدن یونهای نمکها مستلزم مصرف مقداری آب است که از ذوب شدن برف فراهم می گردد. بنابراین آب نمک غلیظی فراهم می‌شود که حتی در ۲۰ درجه زیر صفر منجمد نمی‌شود.

▪ فشار اسمزی:

اگر در ظرف U شکلی ، حلال A از مخلوط حلال و حل شونده (B + A) به وسیله یک غشای نیمه تراوا ، جدا شود، چون فقط حلال از غشا عبور می‌کند، بعد ازرسیدن به حالت تعادل ، ارتفاع مایع در قسمت (حاوی B + A) که حل شونده وجود داردبالا می رود.
اگر به این ستون فشار وارد شود تا سطح مایع در دو طرف یکسان شود،این فشاراسمزی است که به علت حل شدن حل شونده غیر فرار در حلال ایجاد شده است.
به عکس فرآیند اسمز ، اسمز معکوس گویند که برای شیرین کردن آب استفاده می شود. همچنین برای تعیین جرم مولکولی پلیمرها ، پروتئینها و بطور کلی مولکولهای سنگین ازفشار اسمزی استفاده می‌شود.

+ نوشته شده توسط علی عزیزی در یکشنبه بیستم فروردین 1391 و ساعت 16:32 |