ما هي العوامل المؤثرة في الذوبان

 العوامل المؤثرة في الذوبان هي

• الحرارة.
• الضغط.
• الاستقطاب.
• الحجم الجزيئي.

تأثير درجة الحرارة على الذوبان:  عند التفكير في ما هي العوامل المؤثرة في الذوبان تأتي الحرارة في المقدمة فقد ترتفع قابلية الذوبان مع درجة الحرارة في أغلب المواد الصلبة الذائبة داخل الماء السائل، ولهذا فأن درجات الحرارة العالية ترفع من الاهتزاز أو الطاقة الحركية للجزيئات الذائبة، فتقوم الجزيئات الذائبة سوياً من خلال عوامل الجذب بين الجزيئات فتعمل الطاقة الحركية المرتفعة على إضعاف عوامل الجذب ما بين الجزيئات ، مما يبسط على جزيئات المذيبات تفتت الجزيئات الذائبة ، مما يجعلها تذوب بسهولة أكثر، وتؤثر درجة الحرارة على القابلية للذوبان داخل الغاز بشكل مختلف فتنخفض قابلية ذوبان الغاز داخل الماء مع أرتفاع درجة الحرارة بينما ترجع قابلية ذوبان الغاز في مذيب عضوي لزيادة مع أرتفاع درجة الحرارة.

تأثير الضغط على الذوبان: ترتفع قابلية ذوبان الغاز داخل المذيب مع أرتفاع درجة الحرارة ، على الرغم من أن الارتفاع في الذوبان على أساس الضغط ليست واحدة لكل الغازات ولكن تأثير الضغط على قابلية الذوبان خلال المراحل المكثفة في المواد الصلبة والسوائل لكن لا يكاد يذكر.

تأثير القطبية على الذوبان: في أغلب الحالات ، يذوب المذاب القطبي داخل المذيب القطبي بينما المذاب غير القطبي سيذوب مذيب غير قطبي ولن تذوب المواد المذابة القطبية داخل مذيب غير قطبي والعكس صحيح فالسبب في عدم ذوبان الدهون داخل الماء هو أن كلاهما غير قطبي.

تأثير الحجم الجزيئي على الذوبان: تنخفض القابلية للذوبان مع أرتفاع الحجم الجزيئي فكلما أرتفع حجم الجزيئات داخل المذاب ، أرتفعت صعوبة التفاف جزيئات المذيب حولها من أجل إذابتها، من جانب أخر فتلتف جزيئات المذيبات حول جزيئات أصغر حجمًا ببساطة أكبر ، مما يرفع من قابلية ذوبان المادة وبصورة عامة، في ظل ذات ظروف درجة الحرارة والضغط ، فتكون المواد المذابة ذات الجسيمات الأصغر قابلة للذوبان أكثر من المواد المذابة ذات الجسيمات الأكبر، فيمكن أن يتسبب تغيير درجة الحرارة والضغط إلى تغيير قابلية ذوبان المادة.[1]

 العوامل التي تبطئ الذوبان

• معدل الذوبان.
• مساحة السطح.
• مدى تهيج السائل.
• درجة الحرارة.

الذوبان يعتبر العملية التي يذوب فيها المذاب في مذيب ويكون المحلول مع العلم أن تفكك المادة الصلبة من خلال الماء يقوم على الاصطدامات التي تتم ما بين جزيئات المذيب والجسيمات داخل البلورة الصلبة، كما أن أي شيء يمكن القيام به لرفع وتيرة هذه الاصطدامات أو منح هذه الاصطدامات المزيد من الطاقة سيزيد من معدل الانحلال. تخيل أنك كنت تحاول إذابة بعض السكر في كوب من الشاي. علبة من حبيبات السكر تذوب أسرع من مكعب السكر. يتم رفع معدل الذوبان من خلال التقليب أو تحريك المحلول وفي النهاية، يذوب السكر داخل الشاي الساخن أسرع مما يذوب داخل الشاي البارد.

يقوم المعدل الذي يذوب فيه المذاب على حجم الجسيمات المذابة فالذوبان هو ظاهرة سطحية ، لأنه يقوم على جزيئات المذيب التي تتخبط بالسطح الخارجي للمذاب فتذوب كمية محددة من المذاب بصورة أسرع عندما يتم طحنها لجزيئات صغيرة ، وليس في صورة قطع كبيرة ، نتيجة لتعرض المزيد من مساحة السطح فتعرض علبة السكر المحبب لمساحة سطح أكبر بكثير للمذيب ويذوب أسرع من مكعب السكر.

ستتم إذابة السكر داخل الماء سريعاً أكثر إذا تم التقليب مع الماء، فقد يعطي التحريك لجزيئات المذيبات حديثاً من التلامس المستمر مع المذاب. إذا لم يتم تقليبها ، فإن الماء المتوفر مباشرة على سطح المذاب يكون مشبعًا بجزيئات السكر المذابة ، مما يدل أنه من الصعب إذابة المادة المذابة الإضافية كما سيذوب مكعب السكر بالنهاية لأن الحركات العشوائية لجزيئات الماء ستأتي بما يكفي من المذيب الطازج لملامسة السكر ، لكن العملية ستأخذ وقتًا أطول ومن المهم أن يفهم أنه لا يؤثر تقليب أو تفتيت مادة مذابة على القدر الإجمالي للمذاب الذي يذوب ولكن تؤثر هذه الإجراءات فقط على معدل الذوبان.

يمنح تسخين المذيب للجزيئات طاقة حركية أكبر وهذا معناه أن الحركة السريعة المرتفعة تجعل الجزيئات بالمذيب تتصادم مع المذاب بتردد أكبر ، وأن التصادمات تتم بقوة أكبر وكلا العاملين يرتفعان من المعدل الذي يذوب فيه المذاب وهذا لا يؤثر بتغير درجة الحرارة على معدل الذوبان فقط، لكن يؤثر أيضًا على كمية المادة المذابة التي تذوب.[2]

كيف تؤثر درجة الحرارة على الذوبانية

ذوبان المواد المذابة تعتمد على درجة الحرارة فحين تذوب مادة صلبة داخل سائل ، فيتم تغيير بالحالة الفيزيائية للمادة الصلبة أشبه للذوبان فالحرارة مطلوبة لتفكيك الروابط التي تصل الجزيئات في المادة الصلبة سوياً في الوقت ذاته، تنطلق الحرارة أثناء تكوين روابط مذابة جديدة.

• انخفاض في قابلية الذوبان مع درجة الحرارة: في حالة كانت الحرارة المنبعثة داخل عملية الذوبان أكبر من الحرارة المطلوبة لإحلال المادة الصلبة ، فإن تفاعل الذوبان الصافي يكون طاردًا للحرارة أي للطاقة المنبعثة، فقد تتسبب إضافة المزيد من الحرارة بمعنى زيادة درجة الحرارة إلى ضغط تفاعل الذوبان حيث يتم بالفعل إنتاج الحرارة المزادة من خلال التفاعل. وتعتبر هذه الحالة ليست شائعة جدًا حيث تتسبب الزيادة في درجة الحرارة إلى القلة بقابلية الذوبان.
• زيادة قابلية الذوبان مع درجة الحرارة: في حالة كانت الحرارة الناتجة عن تفاعل الذوبان أقل من الحرارة المطلوبة لإحلال المادة الصلبة ، فإن تفاعل الذوبان الصافي يكون ماصًا للحرارة وقد تسهل إضافة المزيد من الحرارة تفاعل الذوبان عن طريق توفير الطاقة لتفكيك الروابط داخل المادة الصلبة وأن هذه هي الحالة الأكثر شيوعًا حيث تتسبب درجة الحرارة المرتفعة إلى زيادة قابلية الذوبان داخل المواد الصلبة.[3]

أمثلة على الذوبان

من الأمثلة النموذجية للذوبان هو ذوبان كلوريد الصوديوم وهو الملح داخل الماء، فكيفية حدوث هذا الذوبان بالخليط الماء المالح يشرع من خلال تصادم الماء مع الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم ، والتي من خلاله يخلق تناوب الأيونات الموجبة والسالبة فيلاحظ أن الماء ينجذب لبلورات كلوريد الصوديوم لأن الماء قطبي أيضًا، يوتم جذب أيونات الصوديوم موجبة الشحنة الطرف الأكسجين الموجب جزئيًا لجزيئات الماء ومن جانب أخر، تجذب أيونات الكلوريد سالبة الشحنة نهاية الهيدروجين الموجبة جزئيًا لجزيئات الماء وبسبب هذا فقد تحيط جزيئات الماء بأيونات كلوريد الصوديوم وتفصلها، وتحيط جزيئات الماء بأيونات الصوديوم الفردية مع توفر ذرات الأكسجين القريبة منها ، بينما تحيط بأيونات الكلوريد في الاتجاه المعاكس.

مثال آخر هو كيف يذوب سكر المائدة (C12, H22, O11) داخل الماء فيقطع الماء القوى بين الجزيئات التي تتماسك بجزيئات سكر المائدة في حين لا تكسر الرابطة التساهمية بينها وعلى الرغم من أن جزيئات الماء تحيط بكل جزيء من جزيئات السكر ، إلا أنها لا تتوجه داخل موضع محدد مشابه للترتيب الجزيئي للمياه المالحة، أشهر أمثلة الذوبان هي:

• السكر الصلب يذوب في الماء السائل.
• يذوب ثاني أكسيد الكربون الغازي داخل الماء السائل ليكون مشروبًا مكربنًا.
• الماء السائل يذوب داخل البروبانول السائل ليكون كحول محمر.
• الزنك الصلب يذوب داخل النحاس الصلب ليكون النحاس.
• الأكسجين يذوب داخل النيتروجين مكوناً الهواء.[4]