تعريف المخلوط
توجد تصنيفات مختلفة في الكيمياء، واحدة من هذه التصنيفات هي التصنيف الكيميائي للمخلوط الذي يعرف أيضًا باسم المزيج. يتم تقسيم المواد في عالم الكيمياء إلى ثلاث فئات: العنصر، المركب، والمخلوط، ويتكون المخلوط من خلط أو مزج عنصرين أو أكثر معًا .
يتمثل المخلوط في خلط مركبين أو أكثر مع بعضهما البعض بدون حدوث أي تفاعل كيميائي بين جميع مكونات المخلوط، ولا يتكون عنه مادة جديدة ولا يوجد روابط كيميائية بين مكونات المخلوط، ويمكن فصل مكونات المخلوط .
يحتفظ خليط المكونات الكيميائية والفيزيائية والفردية والصفات والشكل في معظم الحالات .
أنواع المخلوط
يتم تقسيم المخلوط إلى نوعين رئيسيين وهما
- المخلوط المتجانس .
- المخلوط غير المتجانس .
المخلوط المتجانس هو مخلوط مكون من مادتين أو أكثر من المادة النقية، وتظهر مكوناته كأنها مكون واحد، وينتج عنه مادة جديدة من مكونات المخلوط، ويتم تحديد عناصر المخلوط .
المحاليل هي نوع من المخاليط التي تتكون من مادتين، المادة المذابة والتي تختفي في المادة الأخرى الصلبة، والمذيب هو الوسط الذي تختفي فيه المادة المذابة، ويعد الماء هو المذيب العام لهذا النوع من المخاليط.
مثال على ذلك هو ماء البحر الذي يعتبر مذيبًا يتكون من الماء السائل، والمادة المذابة هي كلوريد الصوديوم الصلبة، ويمكن أن تكون هذه المخاليط غازية مثل الهواء الذي يتكون من مزيج الغازات المذابة فيالنيتروجين .
تتكون مخلوطات الغازات الموجودة في الغلاف الجوي من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، وتحتوي بعض المخاليط على أنواع مختلفة من السبائك مثل الفولاذ، حيث يتكون المذيب الصلب من الحديد والمذاب الصلب من الكربون .
المخلوط غير المتجانس : يتكون المخلوط غير المتجانس من مادتين أو أكثر من المواد التي لا تكون محددة النسب، ويمكن تمييز مكوناته بالعين المجردة، ويتم تقسيمه بعد الخلط
اقسام المخلوط غير المتجانس
- المخلوط المعلق .
- المخلوط الغروي .
المخلوط المعلق : هو مزيج مكون من مادتين قابلة للفصل بالترويق، ويتم ذلك عن طريق ترك المزيج دون تحريك لفترة من الزمن، حيث تترسب المادة الصلبة في الأسفل وترتفع المادة السائلة .
يتم فصل المخلوط المعلق بالترشيح باستخدام ورقة الترشيح، حيث يُصب المخلوط على ورقة الترشيح وتمر المادة السائلة من خلال الورقة، وتُبقى المادة الصلبة في ورقة الترشيح. ومن أمثلة المخلوطات المعلقة القهوة المغلية ومخلوط الرمل والماء .
المخلوط الغروي : يتكون المخلوط الغروي من مواد غير متجانسة تتكون من جسيمات صغيرة لا تتجاوز 1000 نانومتر، ويتميز بتطفو المادة الصلبة على سطح المادة السائلة .
لا يمكن فصل مكونات المخلوط بالترشيح أو التقطير، والمخلوط يتميز بخواص كهربائية مثل الدم والحليب والجيلاتين السائل.
خصائص المخلوط
للمخلوط خصائص عديدة ومنها :
- يتميز هذا المخلوط بإمكانية فصل مكوناته باستخدام عدة طرق فيزيائية، مثل الترشيح والترويق والتبلور والتقطير والتسامي .
- يتميز المخلوط بأنه يتكون من مكونات مختلفة بنسب وأوزان مختلفة .
- تعتبر عملية تكوين المخلوط هي عملية مزج فيزيائية ولا يتم فيها تفاعل كيميائي بين مكونات المخلوط لان الروابط بين مكونات المخلوط لا تنكسر ، ولا يتم تكوين روابط جديدة ولا ينتج عن عملية تكوين المخلوط وخلط المكونات أنتهار غازات أو طاقة حرارية أو غيرها من الأشياء التي تدل على حدوث التفاعل الكيميائي بين المواد .
- تتميز مكونات المخلوط بالحفاظ على جميع خواصها الفيزيائية والكيميائية .
- يعتبر المخلوط جزءًا هامًا في الحياة اليومية للإنسان، حيث يستخدم في كل شيء يتم مزجه أو خلطه، وخصوصًا في عملية الطبخ وتحضير المشروبات والأطعمة مثل الشاي والبيتزا والعصائر وسلطة الخضروات والفواكه والكشري وغيرها .
يمكن فصل مكونات المخلوط عن طريق
- طريقة الكروماتوغرافيا .
- طريقة التقطير .
- طريقة التبخير .
- طريقة الترشيح .
ليس جميع الباحثين يبحثون عن الذهب، ولا يحصل الكثيرون منهم على الذهب في التفاعل الكيميائي، ولذلك فمن المهم عزل مكونات المخلوط التي لها أهمية عن باقي المواد الأخرى التي ليس لها أهمية.
تستخدم هذه التقنيات لفصل المكونات بشكل موثوق في دراسات التحليل البيئي والنظام البيوكيميائي والبحوث الصيدلانية والمجالات الأخرى التي تتطلب طرقا موثوقة لفصل المكونات، ويمكن فصل كل المخاليط باستخدام مجموعة مختلفة من التقنيات، وتنطبق هذه التقنيات على جميع أنواع المخلوطات سواء كانت متجانسة أو غير متجانسة
طريقة كروماتوغرافيا : في طريقة الكروماتوغرافيا، يتم فصل المذيب عن المادة الصلبة، ويتم فصل المخلوط عن طريق تمريره في معلق أو محلول أو بخار مثل كروماتوغرافيا الغاز، حتى يتحرك المخلوط خلال وسط يحتوي على مكونات مختلفة بنسب معينة .
تستخدم تقنية كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة في فصل المخاليط وتحديد المخاليط الملونة أو التي يمكن تلوينها بالأصباغ .
تعد طريقة التقطير واحدة من الطرق الفعالة لفصل المخاليط، حيث يتم تنقية مادتين أو أكثر من السوائل النقية في هذه العملية .
يتم تكثيف مكونات المخلوط السائل بعد تبخرها، ويتم عزلها في التقطير البسيط بتسخين المخلوط حتى يتبخر المكونات التي تتطاير أكثر من غيرها عند درجة حرارة أقل .
يتم التخلص من بخار الماء من خلال ممره عبر أنبوب مكثف أو مبرد لتكثيفه وتحويله من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة، ويطلق على المنتج الناتج عن التكثيف بضمنه منتجات التقطير، ويحتوي جهاز التقطير على عدة معدات هامة .
يحتوي الجهاز على مصدر حرارة وأنبوب اختبار يحتوي على سدادة بها ثقب واحد يتصل بأنبوب مطاطي وكوع زجاجي، وتوضع الأنابيب المطاطية في أنبوب يحتوي على ماء بارد، وتستفيد طريقة التقطير من الاختلافات في نقاط الغليان.
طريقة التبخير هي عملية فصل المخاليط المتجانسة حيث يتم تنقية واحدة أو أكثر من المواد الصلبة التي تذوب في الماء، وتعمل هذه الطريقة على طرد مكونات المخاليط السائلة عن المكونات الصلبة لها .
يتم تحقيق ذلك عن طريق تسخين مزيج من المواد حتى تتبخر المادة السائلة، ويجب أن يحتوي المزيج على سائل واحد فقط حتى يتم فصله بسهولة عن المزيج ويتبقى المادة الصلبة، وتستخدم هذه الطريقة في فصل ملح الطعام عن مياه البحر .
تأتي هذه العملية من الشمس في معظم أنحاء العالم، حيث يحدث تبخر لمياه البحر، ويتم جمع الملح بعد ذلك، وتعمل طريقة التبخير على إزالة المادة السائلة من المخلوط ليتبقى المادة الصلبة .
طريقة الترشيح تستخدم لفصل المخاليط التي تتكون من مواد صلبة غير قابلة للذوبان في الماء، حيث يتم فصل المواد النقية المكونة لهذه المخاليط والتي تحتوي على جسيمات كبيرة يمكن احتجازها بواسطة مادة مسامية .
قد يختلف حجم الجسيمات بشكل كبير حسب نوع المخلوطة، مثل تيار الماء، حيث يتكون المخلوط من كائنات حية صغيرة مثل الفيروسات والبكتيريا والطفيليات .
يمكن تصفية المياه من هذه الكائنات، وخصوصاً البكتيريا التي يصل طولها إلى حوالي 1 ميكرون، من خلال استخدام فلاتر المياه، وكذلك يمكن تصفية التربة وجسيماتها ذات الأحجام الكبيرة .
تتم عملية ترشيحها باستخدام مرشح مثل مرشح القهوة، وبالتالي، تقوم طريقة الترشيح بفصل المواد الصلبة ذات الأحجام المختلفة عن بعضها .
يمكن فصل مكونات المخلوط الغروي عن طريق
- الطرد المركزي.
- الترشيح الفائق.
- طريقة dialysis “المستخدمة في الغسيل الكلوي”.
الطرد المركزي: يعتمد هذا العملية على مبدأ أن الجزيئات الكثيفة تتراكم في القاع بينما تستقر الجسيمات الأخف في الجزء العلوي عند الدوران بسرعة.
الترشيح الفائق: يتم في الترشيح الفائق تنقية المياه الغروية عن طريق استخدام نوع خاص من المرشحات المتدرجة التي تسمى المرشحات الفائقة.
طريقة dialysis “المستخدمة في الغسيل الكلوي”: يتم فصل الجسيمات الغروية العالقة عن الأيونات المذابة أو الجزيئات ذات الأبعاد الصغيرة (الكريستالات) باستخدام معدلات انتشارها غير المتساوية عبر مسام أغشية شبه منفذة. وتم استخدام هذه الطريقة لأول مرة في عام 1861 من قبل الكيميائي البريطاني توماس جراهام.
متى يمكن استخدام المخلوط الغروي
يستعمل المخلوط الغروي بشكل أساسي لزيادة الحجم داخل الأوعية الدموية حين يتم تقليله، يمكن أن يحدث هذا التقليل نتيجة لنزيف أو الجفاف أو فقدان السوائل أثناء الجراحات، ويمكن في معلمات الإنعاش بالسوائل ضغط الدم الانقباضي لمعدلات <100 مم وفي حالة أن ضربات القلب بمعدل > 90 نبضة في الدقيقة.