تعريف الذوبان في الكيمياء

كتابة Yasmin آخر تحديث: 30 أكتوبر 2020 , 12:48

يمكن تسريع الذوبان عن طريق

عملية الذوبان الكيميائية هي أحد العمليات الحيوية التي تتم حينما تحيط جسيمات المذاب صغيرة الحجم بالجسم المذيب، وهي عملية تحتاج إلى جسم قلبل للذوبان بجسم آخر يطلق عليه علمياً المذيب ويكون الناتج عن تلك العملية محلول، ولكي يتم تسريع عملية الذوبان يتم القيام بالآتي:

  • تحريك المحلول: عملية التحريك تسرع من أبعاد جزيئات المادة المذابة عن السطوح المتماسة معها،وذلك يساعد على زيادة سرعة عملية الذوبان. إذا كانت درجة حرارة المحلول المذيب مرتفعة فإنه يستطيع استيعاب كمية أكبر من المادة المذابة، مقال على ذلك، الشاي الساخن يستوعب سكراً أكثر من الشاي المثلج الذي يستوعب كمية سكر أقل.
  • درجة الحرارة: من الممكن للمذيب مرتفع درجة الحرارة أن يستوعب كمية كبيرة من المذاب إذا ما قورنت بالمذيب منخفض الحرارة، ومن أمثلته سرعة إذابة السكر بالشاي الساخن عن ذوبانه في الشاي المثلج، كما يوجد أنواع أخرى من المواد تضعف سرعة ذوبانها عند ارتفاع درجة حرارتها مثل المشروبات الغازية، حيث تفقد المذاق الغازي بدرجة حرارة الغرفة مقارنةً بذلك في الحالة التي تكون بها باردة وفي ذلك جواب حول ما إذا كانت درجة الحرارة لا تؤثر في معدل ذوبان المادة المذابة في المذيب حيث إن لها تأثير يختلف باختلاف درجاتها. [1]
  • مساحة سطح المادة المذابة: تزداد مساحة سطح المذاب كنتيجة لعملية تكسير جسيمات المادة المذابة إلى قطع وجسيمات أصغر حجماً، تلك الزيادة بمساحة السطح يترتب عليها زيادة عدد التصادمات الحادثة بين كلاً من جسيمات المذاب وجسيمات المذيب.

تعريف الذوبان في الكيمياء

ورد مفهوم الذوبان بأنه عملية إضافة مادة في أي حالة من حالات المادة الثلاثة سواء كانت غازية، سائلة أو صلبة إلى مذيب وبالتالي يتكون المحلول، وهو ما يعرف بالاختلاط، وعادةً ما يكون المذيب مادة صلبة سواء كان نقياً أو خليطاً، كذلك فإن المذيب قد يكون إما مادة صلبة، سائلة أو غازية.

وهناك أكثر من نطاق للذوبان مثل الذوبان اللامحدود ومن أمثلته (ذوبان الإيثانول في الماء)، حتى الذوبان الضعيف مثل (ذوبان كلوريد الفضة في الماء)، وفي الغالب يطلق مصطلح غير قابل للذوبان على المركبات التي تتصف بالذوبان الضعيف. [2]

كما تم وضع تعريف آخر له يذهب لكون الذوبان هو قابلية أحد المواد سواء كانت في الحالة الصلبة أو الغازية في مادة أخرى تقبل للاختلاط بشكل تام مثل الإيثانول والماء، وأحياناً ما يكون الذوبان جزئي وليس كامل مثل إذابة الزيت بالماء حيث لا يحدث إذابة للزيت في الماء غلى بدرجة قليلة.

حالات الذوبان

يوجد العديد من العوامل المؤثرة في الذوبان والتي يترتب عليها حالات مختلفة من الذوبان، تلك الحالات هي:

  • حينما تكون المادة المذابة في الحالة السائلة أو الحالة الغازية يشترط أن يكون هناك توافق فيما بين جزيئات كلاً من المذيب والمذاب لكي تتم عملية الذوبان.
  • بينما إن كانت المادة المذابة في الحالة الصلبة يتم حينها تفكك للبنية البلورية الخاصة بمكونات المادة، لتبدأ جزيئاتها أو ذراتها المنفصلة في الانتقال للمادة المذيبة.
  • وفي العموم فإن هناك بعضاً من طرق الفصل التي يمكن من خللها إعادة المواد إلى حالتها الأولى قبل الإذابة والمعروفة إما بالامتصاص أو الاستخراج وهو ما يتوقف على طبيعة الذوبان ودرجته، كما يتم التعبير عنها بمعامل توزيع يطلق عليه (نسبة قابلية ذوبان المادة في مذيبين).
  • قابلية ذوبان المواد الصلبة بالمواد السائلة تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة، والتي تنخفض مع درجة انبعاث الغازات بالتوامن مع زيادة الضغط وارتفاع درجة الحرارة.

عوامل تؤثر بمعدل الذوبان

تختلف عملية الذوبان عن الانصهار في أن المقصود بالأخيرة تحول المادة من الناحية الفيزيائية بمعنى تحولها من الحالة السائلة إلى الصلبة والعكس، بينما الذوبان فهو حالة مختلفة تماماً عن ذلك، حيث لا بد أن يكون هناك توافق وتشابه بين كلاً من المادة المذابة، والمادة المذيبة وفي الحالة تلك ينبغي من التعرف على العوامل المؤثرة في معدل الذوبان:

  • يختلف معدل عمليّة الذوبان وفقاً لاختلاف درجة حرارة المذيب، وهو ما يعتمد على نوع المادة المذابة، حيث يوجد بعض أنواع المواد تزداد سرعة ذوبانها مع ازدياد درجة حرارة المذيب، وهناك مواد أخرى ينخفض معدل ذوبانها بارتفاع درجة الحرارة. [1]
  • وجود مثبط مثل حالة حدوث تراكم جزيئات أو ذرات مادة على سطح صلب.
  • طبيعة كلاً من المادة المذيبة والمادة المذابة.
  • درجة التشبع، إذ أن المقصود بنقطة التشبع تلك النقطة التي يصبح المحلول بها غير قادر على استيعاب المزيد من المذاب.
  • مساحة السطح البيني، أو وجود عمليّة خلط.

الأملاح شحيحة الذوبان في الماء

  • تم إجراء العديد من الدراسات حول تأثير الأملاح على قابلية ذوبان السوائل الأيونية بالماء، وهو ما يفسر قابلية ذوبان (ثلاثي فلورو ميثيل سلفونيل) imide ([C4C1im] [NTf2]) في محلول ملح مائي (من 0.1 إلى 1.5 مول ) كجم – 1).
  • عند محلول الملح الأعلى من 0.2 مول كجم 1 ، ينتج عن كافة الأملاح تمليح [C4C1im] [NTf2] من محلول مائي مع تناقص قوتها بالترتيب التالي: Al2 (SO4) 3> ZnSO4> K3C6H5O7> KNaC4H4O6> K3PO4> Mg (CH3CO2) 2> K2HPO4> MgSO4> KH2PO4> KCH3CO2.
  • وعلى الرغم من ذلك يترتب على بعض تلك الأملاح تمليح [C4C1im] [NTf2] بوسط مائي عند جزيئات ملح أقل من 0.20 مول كجم – 1، ولمحاولة تطوير نموذج يساعد على وصف تأثيرات الملح ، فإنه يتضمن كلاً من التمليح بظاهرتي التمليح الملحوظة، حيث يتم تطبيق نظرية السوائل المرتبطة بالإحصاء ذات السلسلة المضطربة (ePC-SAFT) باستخدام أدوات خاصة بالأيونات.
  • تم نمذجة البيانات التجريبية التي تم جمعها والتي بينت أن وصف تأثيرات التمليح الخاصة بأملاح البوتاسيوم المتبقية يتوافق بشكل قريب مع البيانات التجريبية.
  • بشكل ملحوظ ، فإن ePC-SAFT قادر حتى على التنبؤ بتأثير التمليح الناجم عن K2HPO4 ، بناءً على المعلمة الثنائية K + / IL- أيونات الفردية التي تم تركيبها لتأثير تمليح حصري تم تعزيزه بواسطة K3PO4، بالإضافة إلى إمكانية تطبيق ePC-SAFT للتنبؤ بتأثير أملاح الصوديوم الأخرى على قابلية الذوبان [C4C1im] [NTf2] في الماء. [3]
  • وأحياناً ما يرد التساؤل حول لماذا الماء مذيب عام حيث دوماً ما تتم ملاحظة أن الماء هو أفضل أنواع المذيبات وأسرعها تأثير على ذوبان المواد، وللجواب عليه يتم الاطلاع على القاعدة العامة للذوبان وهي أن المذيب يتمكن من إذابة المواد التي تشبهه، وعلى الرغم من ذلك فإن هناك بعض الماء التي لا يمكن إذابتها في الماء مثل النفط.
الوسوم
زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق