كيف تحصل على محلول مخفف من حمض قوي
- بالطبع، يمكن الحصول على محلول مخفف من حمض قوي، وعلى الرغم من أن الحمض في المحلول قد يكون قويًا، إلا أن تركيز الأيونات ونسبة الحمض إلى الماء تحدد حموضة المحلول.
- يمكنك، على سبيل المثال، أخذ كمية صغيرة من حمض الهيدروكلوريك وإضافته إلى كمية كبيرة من الماء لإنشاء محلول مخفف لحمض قوي.
- على الرغم من أن حمض الهيدروكلوريك قوي بذاته، فإنه سيتحول إلى حمض ضعيف أو مخفف إذا تم حلّه في كمية كبيرة من الماء.
ماهو المحلول المخفف
- يتم تخفيف المحلول المذاب عادةً في محلول مخفف، وهو محلول يحتوي على كمية قليلة جدًا من المادة المذابة في المادة المذيبة، وذلك لتقليل فعالية المادة المذابة.
- كما في حالة حمض الهيدروكلوريك، فإنه يمكن أن يكون خطيرًا جدًا، ولكن إذا تم تخفيفه، فلا يوجد خطر في استخدامه، وتجعل صيغته المخففة استخدامه أسهل بكثير.
- يعتبر الملح المذاب في مياه الشرب بئرا مخففا، وبإضافة مزيد من الماء يمكن تخفيف تركيز المحاليل الكيميائية.
- يعني تخفيف المحلول عملية إضافة مذيب إضافي إلى المحلول لتخفيض تركيزه، وتحافظ هذه العملية على كمية المذاب الثابتة، ولكنها تزيد من الكمية الإجمالية للمحلول، وبالتالي تقلل من تركيزه النهائي.
- يمكن الحصول على التخفيف أيضًا عن طريق خلط محلول عالي التركيزمع محلول مماثل ذو تركيز أقل.
- تعد عملية التخفيف ضرورية في المختبر، حيث يتم شراء المحاليل غالبًا وتخزينها في أشكال مركزة جدًا، لذلك يجب على الأشخاص تخفيفها قبل استخدامها في المعمل.
خصائص المحاليل
بعد تعريف المحلولالمخفف، يمكن معرفة خصائصه المختلفة، وتشمل:
- إنه خليط متجانس.
- تتميز جسيماته بصغر حجمها، حيث يبلغ قطرها أقل من نانومتر واحد.
- الجسيمات غير مرئية للعين المجردة.
- لا تبدد الجسيمات الضوء الذي يمر عبرها، وبالتالي يكون مسار الضوء غير مرئي.
- المادة المذابة لا تفصل عن الخليط ولا تترسب، لذلك يبقى المحلول دائمًا في حالة مستقرة.
- في بعض الحالات، لا يمكن فصل مكونات المحلول باستخدام الترشيح.
المحاليل الصلبة
- المحلول الصلب هو خليط من مادتين صلبتين يتفاعلان معًا ليشكلان مادة صلبة واحدة بلورية جديدة.
- يمكن خلط اثنين من المواد الصلبة عندما يتم صهرهما في سوائل محددة عند درجات حرارة عالية.
- ثم يتم تبريد السائل لتشكيل المادة الصلبة الجديدة، أو يتم ترسيب أبخرة المواد الأولية على ركائز لتشكيل أغشية رقيقة.
- مثل السوائل، فإن المواد الصلبة لها درجات مختلفة من الذوبان المتبادل والتي تتوقف على الخصائص الكيميائية والبلورية للمادة، والتي تحدد كيفية تتكون الذرات في الشبكة البلورية المختلطة.
- يمكن أن تكون الشبكة المختلطة استبدالية، حيث تحل الذرات الموجودة في بلورة البداية محل ذرات أخرى وتشغل المواقع الشاغرة في الشبكة.
- قد تكون المواد قابلة للذوبان جزئيًا أو كليًا في التركيزات النسبية، مما يؤدي إلى تشكيل بلورات تختلف خصائصها باستمرار.
تعريف المحلول المركز
- بعد أن نعرف تعريف المحلول المخفف، يجب علينا معرفة المحلول المركز الذي يحتوي على كمية كبيرة من المذيب.
- تركيز المحلول هو كمية المذاب الموجودة في كمية محددة من المحلول، وبمعنى آخر، تركيز المحلول هو كتلة المذاب بالجرام الموجودة في 100 جرام من المحلول.
- يتميز المحلول المركز بأن المذيب يحتوي على كمية كبيرة من المذاب في المحلول، وغالبًا ما تظل بعض المركبات غير النشطة غير مذابة في المحلول. ومع ذلك، نرغب في الحصول على القوة الكاملة للمذاب في هذه الحالات، لذا سنستخدم محلولًا مركزًا.
- لن يكون لزيادة كمية المذيب فائدة إذا تجاوزت نقطة التشبع، حيث سينفصل المذيب الزائد بسهولة عن المحلول.
- من الممكن تجربة تحديد الحد الأقصى للمذيب المحلول الذي يمكن ملؤه قبل الوصول إلى مستوى التشبع، والذي يعتمد على قابلية الذوبان أو مدى سهولة انتقاله إلى المذيب.
تعريف المحلول المشبع
بعد أن تعرفت على تعريف المحلول المخفف، سأعطيك الآن تعريف المحلول المشبع، وهو المحلول الذي لا يمكنك فيه إذابة أي كمية إضافية من المذاب عند درجة حرارة محددة، وهذا يعني أن هذا النوع من المحلول يحتوي بالفعل على أقصى كمية ممكنة من المذاب التي يمكنك إذابتها فيه عند درجة حرارة معينة، والمحلول غير المشبع هو محلول يمكنك فيه إذابة كمية أكبر من المذاب عند درجة حرارة معينة، وهناك العديد من العوامل المختلفة التي يمكن أن تؤثر على ما إذا كان المحلول مشبعا أم لا، فعلى سبيل المثال، التشبع يتأثر بالعوامل التالية
- درجة حرارة المحلول.
- ضغط المحلول.
- التركيب الكيميائي للمواد المعنية.
وتتضمن طرق صنع محلول مشبع ما يلي:
- يتم إعداد محلول مشبع عن طريق إضافة المذيب بشكل مستمر إلى المحلول حتى يظهر المذيب على شكل مادة مترسبة صلبة أو بلورات، وذلك لتكوين محلول شديد التشبع.
- يمكن صنع محلول مشبع بإضافة السكر إلى وعاء من الماء.
- يجب أولاً تذويب السكر المضاف عند إضافته وتحريك المحلول.
- بعد إضافة المزيد من السكر، يتم الوصول أخيرًا إلى نقطة لا يمكن تحريك المحلول فيها، ويتبين عدم انحلال السكر المضاف في المحلول.
- تبقى آخر كمية من السكر المضاف كمادة صلبة في القاع، وهذا ما يسمى بالمحلول المشبع.
طرق فصل المحاليل
في التفاعلات الكيميائية، يتعين عزل المكونات المهمة عن جميع المواد الأخرى لتمكين دراسة تفاصيلها بشكل أفضل، ويمكن أن تتطلب دراسات النظم البيوكيميائية والتحليل البيئي استخدام تقنيات فصل موثوقة، ومن بين تلك التقنيات الشائعة:
التقطير
- يُعد التقطير طريقة فعالة لفصل الخليط أو المحلول المتكون من سوائل أو أكثر إلى سوائل نقية.
- التقطير هو عملية تنقية يتم فيها تبخير مكونات الخليط السائل ثم تكثيفها وعزلها.
- في عملية التقطير البسيط، يتم تسخين الخليط وتتبخر المكون الأكثر تطايرا عند درجة حرارة الانتقال الأدنى.
- يمر البخار عبر أنبوب مبرد (مكثف)، حيث يتكثف ويعود إلى حالته السائلة، ويسمى المنتج الناتج عن التكثيف، وهو ما يتم جمعه كنتيجة لعملية التقطير.
التبخر
- التبخر هي تقنية تستخدم لفصل المخاليط أو المحاليل المتجانسة التي تحتوي على واحد أو أكثر من المواد الصلبة الذائبة.
- تسمح هذه الطريقة بفصل المكونات السائلة عن المكونات الصلبة.
- عادةً ما تشمل العملية تسخين الخليط حتى يتبخر السائل المتبقي، ولكن قبل استخدام هذه الطريقة، يجب أن يحتوي الخليط على مكون سائل واحد فقط، ما لم يكن من الضروري فصل المكونات السائلة.
- تستخدم هذه الطريقة لفصل المادة الصلبة الذائبة عن المادة السائلة؛ وذلك لأن جميع المكونات السائلة سوف تتبخر بمرور الوقت.
- في العديد من أنحاء العالم، يتم الحصول على ملح الطعام عن طريق تبخر مياه البحر، وتأتي الحرارة اللازمة لهذه العملية من الشمس.
الترشيح
- يُستخدم الترشيح كطريقة لفصل المواد النقية في مخاليط تحتوي على جسيمات بعضها كبيرة الحجم بما يكفي لالتقاطها باستخدام مادة مسامية.
- يختلف حجم الجسيمات بشكل كبير ويعتمد على نوع المزيج.
- – “على سبيل المثال، يتكون تيار الماء من خليط يحتوي على كائنات حية طبيعية مثل البكتيريا والفيروسات والطفيليات.
- بعض فلاتر المياه يمكن أن تقوم بتصفية البكتيريا التي يبلغ طولها حوالي ميكرون واحد.
- تحتوي المخاليط الأخرى، مثل التربة، على جسيمات كبيرة نسبيًا، ويمكن تصفية هذه الجسيماتعبر استخدام شيء مثل مرشح القهوة.