الذوبان في الكيمياء
تعريف الذوبانية
الذوبانية هي مقياس لكمية المذاب التي يمكن أن تذوب في كمية معينة من المذيب لتكوين محلول مستقر. ويعبَّر عنها عادةً بدلالة جرام من المذاب لكل 100 جرام من المذيب. تختلف الذوبانية باختلاف درجة الحرارة والضغط وطبيعة المذاب والمذيب.
أمثلة على ذلك
تتضمن الأمثلة الشائعة للذوبانية ما يلي:
لملح في الماء: ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) يذوب بسهولة في الماء، مما يجعل المحاليل الملحية.
لالسكر في الشاي: يذوب السكر في الشاي الساخن، مما يؤدي إلى تحلية المشروب بشكل منتظم.
لثاني أكسيد الكربون في الصودا: يذوب غاز ثاني أكسيد الكربون في المشروبات الغازية تحت الضغط، مما يمنحها جودة فوارة.
لالإيثانول في الماء: يمتزج الإيثانول تمامًا بالماء، مما يخلق محلولًا متجانسًا يُستخدم في تطبيقات مختلفة.
قابلية ذوبان المواد الشائعة
إليك جدول يوضح قابلية ذوبان بعض المواد الشائعة في الماء:
|
المواد |
الذوبانية في الماء (عند 25 درجة مئوية) |
الوصف |
|
كلوريد الصوديوم (NaCl) |
357 جم/لتر |
قابل للذوبان بدرجة عالية، ويتفكك إلىأيونات الصوديوموأيونات كلوريد الصوديوم. |
|
السكر (سكروز) |
2000 جم/لتر |
قابل للذوبان بشدة، يشكل محلولاً حلو المذاق. |
|
الإيثانول (C₂H₅OH) |
قابل للامتزاج تمامًا |
يشكل محلول متجانس بأي نسبة مع الماء. |
|
الأكسجين (O₂) |
8.3 ملغم/لتر |
ذوبان منخفض، ينخفض مع ارتفاع درجات الحرارة. |
|
ثاني أكسيد الكربون (CO₂) |
1.7 جم/لتر |
تزداد الذوبانية مع الضغط وتنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. |
|
كلوريد الكالسيوم (CaCl₂) |
745 جم/لتر |
عالي الذوبان، يستخدم في إزالة الجليد. |
|
نترات البوتاسيوم (KNO₃) |
1320 جم/لتر |
عالي الذوبان، يستخدم في الأسمدة. |
|
كبريتات النحاس (CuSO₄) |
29.6 جم/لتر |
معتدلة الذوبان، تشكل محلول أزرق. |
|
كربونات الكالسيوم (CaCO₃) |
0.001 جم/لتر |
منخفضة الذوبان للغاية، مسؤولة عن الماء العسر. |
|
زيت (زيت نباتي) |
غير قابل للذوبان |
لا يذوب في الماء بسبب كونه غير قطبي. |
لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعةStanford Advanced Materials (SAM).
العوامل المؤثرة على الذوبان
تؤثر عدة عوامل على ذوبانية المادة:
درجة الحرارة
بشكل عام، تزداد ذوبانية المواد الصلبة في السوائل مع ارتفاع درجة الحرارة، بينما تقل ذوبانية الغازات مع ارتفاع درجة الحرارة.
الضغط
يؤثر الضغط في المقام الأول على ذوبانية الغازات؛ فزيادة الضغط تعزز ذوبانية الغازات في السوائل.
طبيعة المذاب والمذيب
تميل المواد المذابة القطبية إلى الذوبان بشكل جيد في المذيبات القطبية، بينما تذوب المواد المذابة غير القطبية بشكل أفضل في المذيبات غير القطبية، وفقًا لمبدأ "الشبيه يذوب الشبيه".
وجود مواد أخرى
يمكن أن يؤثر وجود مواد أخرى ذائبة على الذوبان من خلال التأثيرات الأيونية المشتركة أو عن طريق تغيير خصائص المذيب.
تطبيقات الذوبانية
- الأدوية: تؤثر على امتصاص الدواء والتوافر البيولوجي؛ يجب أن تكون الأدوية قابلة للذوبان في سوائل الجسم لتكون فعالة.
- العلوم البيئية: الذوبانية تحدد كيفية انتشار الملوثات في المسطحات المائية وتؤثر على جودة المياه.
- معالجة المياه: تستخدم لإذابة المطهرات والمواد الكيميائية لتنقية المياه.
- صناعة الأغذية: تؤثر على كيفية ذوبان المكونات مثل السكر والملح في الأطعمة والمشروبات.
- الهندسة الكيميائية: مفتاح في عمليات مثل التبلور والتقطير والاستخلاص.
- التفاعلات الكيميائية: تؤثر الذوبانية على سرعة وكفاءة التفاعلات في المحاليل.
- الزراعة: تحدد مدى توافر العناصر الغذائية في التربة وفعالية الأسمدة.
- مستحضرات التجميل: يضمن ذوبان المكونات مثل العطور والمواد الحافظة بشكل صحيح في المنتجات.
- الوقود: يؤثر على كيفية اختلاط المواد المضافة بالوقود لتحقيق الأداء الأمثل.
الأسئلة المتداولة
ما هي الذوبانية؟
الذوبانية هي قدرة مادة ما على الذوبان في مذيب، مكونةً خليطًا متجانسًا.
كيف تؤثر درجة الحرارة على الذوبان؟
تؤدي زيادة درجة الحرارة عمومًا إلى زيادة ذوبانية المواد الصلبة في السوائل ولكنها تقلل من ذوبانية الغازات.
لماذا يؤثر الضغط على ذوبانية الغازات؟
يدفع الضغط المرتفع المزيد من جزيئات الغاز إلى المذيب، مما يزيد من ذوبانية الغازات.
ماذا تعني عبارة "يذوب الشبيه يذوب الشبيه"؟
هذا يعني أن المواد المذابة القطبية تذوب جيدًا في المذيبات القطبية، والمواد المذابة غير القطبية تذوب جيدًا في المذيبات غير القطبية.
هل يمكن أن يؤثر وجود مواد أخرى على الذوبانية؟
نعم، يمكن للمواد الأخرى الذائبة أن تقلل أو تزيد من ذوبانية المذاب من خلال تفاعلات مختلفة.
Chin Trento
