أهداف التعلم

• أن تعرّف المحلول والمذيب والمذاب، وتميز بين المحلول المشبع وغير المشبع.
• أن تعرّف الخواص الجمعية للمحاليل وتذكر أمثلتها.
• أن تفسر انخفاض الضغط البخاري وارتفاع درجة الغليان وانخفاض درجة التجمد عند إذابة مادة غير متطايرة.
• أن تشرح الأسموزية والضغط الأسموزي.

شرح الدرس

المحلول

المحلول: خليط متجانس من مذيب ومذاب. وفي البيئات المائية يكون الماء عادة هو المذيب (المكون الأكبر)، والمذاب مادة مثل الأملاح أو الغازات.

• الذوبانية: أقصى كمية من المذاب تذوب في كمية معينة من المذيب عند درجة حرارة معينة.
• المحلول المشبع: لا يستطيع إذابة كمية إضافية من المذاب عند نفس الدرجة. غير المشبع: يستطيع إذابة المزيد.
• تركيز المحلول: كمية المذاب في كمية محددة من المحلول أو المذيب.
• تزداد ذوبانية معظم المواد الصلبة بارتفاع درجة الحرارة، بينما تقل ذوبانية الغازات (مثل الأكسجين) بارتفاعها وتزيد بزيادة الضغط. ويؤثر التقليب وتصغير حجم المذاب في سرعة الذوبان لا في الكمية القصوى.
• قاعدة “المثل يذيب المثل”: المذيبات القطبية كالماء تذيب المواد القطبية والأيونية، ولا تذيب المواد غير القطبية كالزيوت.

الخواص الجمعية للمحاليل

الخواص الجمعية: خواص المحلول التي تعتمد على عدد جزيئات أو أيونات المادة المذابة غير المتطايرة، وليس على نوع المذاب. ومنها:

1. انخفاض الضغط البخاري.
2. ارتفاع درجة الغليان.
3. انخفاض درجة التجمد.
4. الضغط الأسموزي.

1) انخفاض الضغط البخاري

• في دورق مغلق تتحرر بعض جزيئات السائل من سطحه كبخار، ويعود بعض البخار إلى السائل. وعندما يتساوى معدل التبخر مع معدل التكثف تثبت كمية السائل والبخار، ونقول إنهما في اتزان ديناميكي.
• الضغط البخاري: الضغط الذي يمارسه البخار المتكون فوق سطح السائل.
• عند إذابة مادة غير متطايرة في الماء: تحتل جزيئات المذاب جزءًا من سطح السائل فيقل عدد جزيئات الماء المعرضة للتبخر، وتنشأ قوى تجاذب بين جزيئات الماء والمذاب تتطلب طاقة أكبر لتحرير جزيئات الماء؛ فيقل الضغط البخاري. ويتناسب الانخفاض طرديًّا مع عدد جزيئات أو أيونات المذاب.

2) ارتفاع درجة الغليان

• درجة الغليان: درجة الحرارة التي يتساوى عندها الضغط البخاري للسائل مع الضغط الجوي عند سطحه. وهي ثابتة للسائل النقي تحت الضغط المعتاد، ولذلك يُستدل بها على درجة نقاء السوائل. ويغلي الماء النقي عند $100^\circ C$ تحت الضغط الجوي المعتاد.
• أثر الضغط: زيادة الضغط الخارجي ترفع درجة الغليان، كما في القدر الكاتم (حلة الضغط)، وانخفاضه يخفضها، كما عند الارتفاع عن سطح البحر.
• أثر المذاب: إذابة مادة غير متطايرة تخفض الضغط البخاري؛ فتصبح درجة غليان المحلول أعلى من الماء النقي، ويتناسب الارتفاع طرديًّا مع عدد جزيئات أو أيونات المذاب.

3) انخفاض درجة التجمد

درجة تجمد المحلول المائي دائمًا أقل من درجة تجمد الماء النقي؛ لأن قوى التجاذب بين الماء والمذاب تعوق ارتباط جزيئات الماء ببعضها لتكوين بلورات الثلج. تطبيق: في البلاد الباردة يُرش الملح على الطرق لمنع تجمد مياه الأمطار عليها، ومنع انزلاق السيارات وتقليل الحوادث.

4) الأسموزية والضغط الأسموزي

• الأسموزية: انتقال الماء من المحلول المخفف إلى المحلول المركز خلال غشاء شبه منفذ يفصل بينهما.
• الضغط الأسموزي: الضغط الناشئ في المحلول لاختلاف تركيز المذاب بين أجزائه، ويؤدي إلى انتشار الماء من المحلول الأقل تركيزًا (ضغطه الأسموزي منخفض) إلى الأعلى تركيزًا (ضغطه الأسموزي أعلى).

أسئلة للتدريب

1. عرّف المحلول والخواص الجمعية، واذكر أمثلتها.
2. فسّر انخفاض الضغط البخاري للماء عند إذابة ملح فيه.
3. لماذا يغلي الماء عند درجة أعلى في حلة الضغط، وأقل على قمم الجبال؟
4. لماذا يُرش الملح على الطرق في البلاد الباردة؟
5. عرّف الأسموزية والضغط الأسموزي.