مخزن أكبر مرجع عربي للمواضيع و المقالات

ابحث عن أي موضوع يهمك

ما الذي يمكن أن يقلل من ذوبان المادة

بواسطة: نشر في: 28 أكتوبر، 2023
مخزن

هناك عوامل تؤثر بشكل كبير على قدرة المواد على الذوبان، فقابلية الذوبان للمادة تعتمد بشكل رئيسي على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة، ونحن في هذا المقال عبر موقع مخزن سوف نجيب على سؤالكم المطروح، ونفهم معًا ما يمكن أن يقلل من عملية الذوبان للمادة ونعرض مفهوم هذه العملية.

ما الذي يمكن أن يقلل من ذوبان المادة

هناك العديد من العوامل التي تؤدي إلى ذلك ومنها ما يلي:

زيادة مساحة السطح

زيادة مساحة السطح تقلل من قابلية الذوبان: تنخفض قابلية الذوبان مع زيادة حجم الجزيئات، إذ يزداد حجم الجزيئات في المادة المذابة، مما يؤدي إلى تعزيز قوة التفاف جزيئات المذيب حولها لتذويبها. تتجه جزيئات المذيبات لتكوين مزيد من التفاف حول الجزيئات ذات الحجم الأصغر، مما يقلل من قابلية ذوبان المادة. وبشروط درجة الحرارة والضغط الثابتة، تكون المواد ذات الجزيئات الصغيرة أكثر قابلية للذوبان من الجزيئات ذات الحجم الأكبر.

درجة الحرارة

درجة الحرارة تؤثر على قابلية الذوبان: بانخفاض درجة الحرارة، تقل قابلية الذوبان لمعظم المواد الصلبة في الماء والسوائل. هذا يعود إلى تقليل الطاقة الحركية أو الاهتزاز لجزيئات المواد الذائبة، مما يسمح للجزيئات بالاقتراب من بعضها بفعل قوى الجذب بينها. زيادة الطاقة الحركية تقلل من تأثير قوى الجذب بين الجزيئات، مما يجعل الجزيئات المذيبة أكثر قدرة على تفتيت الجزيئات المذابة، مما يسهل عملية الذوبان. وتؤثر درجة الحرارة على قابلية ذوبان الغاز بطريقة مختلفة؛ تقل قابلية ذوبان الغاز في الماء مع زيادة الحرارة، بينما تزيد قابلية ذوبان الغاز في مذيب عضوي مع زيادة درجة الحرارة.

الضغط

تأثير الضغط على قابلية الذوبان يختلف بين المواد الصلبة والسائلة؛ بالنسبة للمواد الغازية، يقل تأثير الضغط على قابلية الذوبان في المذيب عندما ينخفض الضغط. هذا التأثير يظهر بشكل مختلف في المراحل السائلة والصلبة من المواد، وفي بعض الحالات، قد يكون هذا التأثير غير ملحوظ تمامًا.

القطبية

تقلّ قابلية الذوبان بين المذابات القطبية والمذيبات غير القطبية، والمذابات القطبية تذوب عمومًا في المذيبات الأخرى ذات الطبيعة القطبية والعكس صحيح، حيث يحدث ذلك أيضًا بين المذابات الغير قطبية والمذيبات غير القطبية. عدم قابلية الدهون للذوبان في الماء يعود لأن كل منهما لا يمتلك خواص قطبية.

مفهوم ذوبان المادة

ذوبان المادة يُعرف كقدرة هذه المادة على الاندماج مع مذيب في عملية تحدث بين مُذاب ومذيب. المُذاب هو المادة التي يجب ذوبانها، والمذيب هو المادة التي تستوعب المُذاب. يُفهم ذوبان المادة عندما يصل الحد الأقصى للمُذاب المذاب في المذيب، ويُعرف هذا الحال بالتوازن. وفي الكيمياء، يحدث التوازن عندما يصل المواد المتفاعلة والناتجة إليه. في ظروف الضغط ودرجة الحرارة المحددة، لا يمكن إذابة كمية أكبر من المواد المُذابة في المذيب.

العوامل المؤثرة على ذوبان المادة

هناك عوامل عدة لها دور في ذوبان المادة وسنعرضها فيما يلي:

تفاعلات المذيبات المذابة تؤثر على الذوبان

الذوبان يُحدد من خلال التفاعل بين المادة المُذابة والمذيب، والقوى الجذابة تزيد من قابلية الذوبان، بينما تُقلل القوى المذيبة الضعيفة من هذه القابلية.

تأُير الأيون المشترك

“الأيون المشترك” هو مصطلح يُستخدم لوصف الانخفاض في قابلية ذوبان مركب أيوني عند إضافة ملح وأيون متواجد في التوازن الكيميائي إلى الخليط. عند إضافة ملح كبريتات الكالسيوم – وهو مركب أيوني ذو قليل من القابلية للذوبان – إلى الوسط، يظهر أن كبريتات الكالسيوم تكون قابلة للذوبان بشكل ضعيف خلال التوازن، والكالسيوم والكبريتات عادة ما تكون في حالة صلبة في كبريتات الكالسيوم.

درجة الحرارة وتأثيرها على الذوبان

تغيرات درجات الحرارة تؤثر على قابلية الذوبان، وهذا التأثير يختلف حسب نوع المواد: صلبة، سائلة، أو غازية. التأثيرات تحدد بدقة في المواد الصلبة والغازية فقط. في المواد الصلبة، تختلف تأثيرات درجة الحرارة على قابليتها للذوبان حسب نوعية تفاعلها مع الحرارة، مما يجعل قابلية الذوبان في المواد الصلبة أقل.

أما في المواد السائلة، فيصعب تحديد تأثيرات درجات الحرارة على قابلية الذوبان. بالنسبة للغازات، يؤثر ارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير، فزيادة درجة الحرارة تؤدي إلى زيادة قابلية الذوبان، حيث يتغير توازن جزيئات الغاز في المرحلة الغازية.

تأثير الضغط على قابيلة الذوبان في الغازات

حينما يزداد الضغط الجزئي يزداد معه كذلك تركيز السؤائل والغاز وهو ما يؤدي إلى انخفاض قابيلة الذوبان والعكس من ذلك أيضًا صحيح.

كيف يمكن تسريع عملية الذوبان؟

من الممكن تسريع عملية الذوبان عن طريق وسائل محددة وسوف نذكرها لكم فيما يلي:

رفع درجة الحرارة

ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى تزايد الحركة النشطة لجزيئات المذيب، حيث تزيد الطاقة الحركية نتيجة للحرارة المضافة. هذه الحركة النشطة تزيد من احتمالية تصادم جزيئات المذاب. بفعل هذه التصادمات القوية، يزداد معدل الذوبان، ويتأثر كل من سرعة الحركة ودرجة الحرارة في تحديد مقدار المادة المذابة وسرعة امتزاجها في المذيب.

التحريك

الذوبان هو العملية التي يتم فيها اندماج المادة المذابة مع المذيب، يحدث هذا عندما يقوم الماء بفصل جزيئات المادة الصلبة، ويعتمد الذوبان على التصادمات بين المذيب والجسيمات الجامدة الموجودة، ويُعزى زيادة الانخفاض إلى زيادة سرعة هذه التصادمات.

مساحة السطح

معدل الذوبان للمذاب يعتمد على حجم جسيماته، حيث يُعتبر الذوبان ظاهرة سطحية ناتجة عن تفاعل جزيئات المذيب مع السطح الخارجي للمادة المذابة، فعند طحن كمية معينة من المذاب، يزيد معدل الذوبان بشكل أسرع مقارنة بالمذابات ذات الحبيبات الأكبر حجماً.

إثارة الحل

عندما يُذاب المذاب في الماء، يزداد معدل الذوبان بالتحريك والتقليب. هذا يؤدي إلى اصطدام الجزيئات المذابة مع الجزيئات المائية، مما يجعل المحلول مُشبعًا بالمذاب.

العوامل التي تزيد من التصادمات وتزيد من سرعة الذوبان 

الحرارة العالية

درجات الحرارة العالية تزيد من حركة الجسيمات، مولدها لطاقة أكبر. هذا يؤدي إلى تصادمات أكثر بين الجسيمات نتيجة للحركة والطاقة المزيدة. ارتفاع درجة الحرارة يعزز معدل التفاعل، حيث تحدث تصادمات متكررة بطاقة أكبر. هذا يمكن الجسيمات من التفاعل بسرعة، تحقيقاً لطاقة التنشيط، وتحولها إلى منتجات بسرعة. هناك علاقة بين معدل التفاعل والعوامل الفيزيائية مثل الضغط، تركيز المواد المتفاعلة ومساحة سطح التفاعل.

المحفزات

المحفزات تؤثر على سرعة التفاعل، حيث تسهم المحفزات الإيجابية في تحفيز جزيئات المواد المتفاعلة للتفاعل بشكل أسرع. يقلل المحفز من الحواجز التي تتعلق بطاقة التنشيط، مما يُمكّن جزيئات المواد المتفاعلة من التحول إلى المنتجات بشكل أسرع عند تواجده. كما تتأثر سرعة التفاعل بتفاعلية الروابط بين الجزيئات المتفاعلة. المركبات الأيونية تتجه نحو التفاعل بسرعة عند وجود مركبات تعزز تفاعلها. بالإضافة إلى ذلك، يتأثر معدل التفاعل بالضوء والطاقة الشديدة.

الطاقة الكهرومغناطيسية

الطاقة الكهرومغناطيسية تؤثر على روابط الجزيئات الكيميائية، مما يعزز تحول الجسيمات إلى المنتجات بشكل سريع، حيث يحدث تأثيرًا مباشرًا بين معدل التفاعل والضغط؛ كما يعيد الضغط تجديد المسافة بين الجسيمات المتفاعلة، وغالبًا ما تكون هذه الجسيمات في أوعية التفاعل ذات الضغط العالي على مسافة قريبة، مما يقلل من احتمالية التصادم المستمر بينها، ونتيجة لذلك، تتمكن هذه الجسيمات من تجاوز حاجز طاقة التنشيط الموجود في أوعية التفاعل عالية الضغط.

ما هي أشهر أنواع المذيبات؟

الماء هو واحد من أشهر المذيبات والأكثر شيوعًا، وهو غير سام، مما يجعله مفيدًا في مجموعة كبيرة من التفاعلات الكيميائية والعمليات الصناعية. ومع ذلك، فإن الماء غير مناسب لذوبان المواد غير القطبية. قد تكون المواد المتفاعلة سائلة أو صلبة، وبالتالي، يلزم توفر عوامل جذب قوية لجزيئات المذيب لضمان تفاعلية المذاب، وهناك العديد من السوائل الأخرى المستخدمة كمذيبات، مثل ثنائي كلور الميثان، والتولوين، وثنائي ميثيل، والفورماميد، ورابع هيدرو فيوران، وهي من ضمن المذيبات العضوية الشائعة.

ما الذي يمكن أن يقلل من ذوبان المادة

الوسوم

جديد المواضيع