الذوبان

الذوبان هو مقياس لقدرة المذاب على الذوبان في مذيب. المواد المذابة المختلفة لها قابلية ذوبان مختلفة. على سبيل المثال ، كلوريد الصوديوم لديه قابلية للذوبان 39 جراما في 100 مل من الماء ، بينما كلوريد الفضة 0.002 جرام فقط.

فلماذا هذا؟ تعتمد الذوبان على الخصائص الفيزيائية والكيميائية لكل من المذاب والمذيب. لقد رأيت هذا بنفسك. على سبيل المثال ، أنت تعلم أن الزبدة لا تذوب في الماء ، لكنها تذوب في زيت الزيتون.

يذكرنا مصطلح "مثل يذوب مثل" أن المذيب يذيب المذاب بقطبية مماثلة. لذا فإن المذيبات القطبية تذوب المواد المذابة القطبية ، بينما تذوب المذيبات غير القطبية المواد المذابة غير القطبية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا التأثير على الذوبان من خلال عوامل أخرى مثل الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة والضغط.

على سبيل المثال ، تزداد الذوبان عادة مع زيادة درجة الحرارة. فكر في إذابة السكر في القهوة المثلجة مقابل القهوة الساخنة. الآن ، إذا ذاب المذاب في مذيب ، فيمكن إذابة الكثير فقط. عندما يتم الوصول إلى هذا الحد ، تكون الأيونات المنفصلة في حالة توازن مع المادة الصلبة ويكون المحلول مشبعا. هذا يعني أنه إذا أضفت المزيد من المذاب ، فلن يذوب.

يمكننا تحديد هذا التوازن باستخدام ثابت التوازن K _c . تستخدم هذه المعادلة تركيزات النواتج الذائبة في البسط والمواد المتفاعلة في المقام، ويرتفع كل منهما إلى قوة معاملها المتكافئ. يمكننا استخدام ثابت الاتزان هذا لفهم الديناميكا الحرارية لعملية الذوبان أثناء انتقالها من حالتها الأولية غير الذائبة إلى حالتها الذائبة النهائية.

المحتوى الحراري ، H ، للمحلول هو مقياس كمي لمحتوى الحرارة الكلي للنظام ، ويصف ΔH التغير في محتوى الحرارة هذا. إذا كان ΔH موجبا ، فهذا يشير إلى أن التفاعل امتص الحرارة ، أو أنه ماص للحرارة. عندما يكون ΔH سالبا ، فهذا يشير إلى أن التفاعل يطلق حرارة ، أو طارد للحرارة. بعد ذلك ، تصف الانتروبيا ، S ، درجة الاضطراب في النظام. ΔS هو 0 للتفاعل القابل للانعكاس ، ولكنه إيجابي بخلاف ذلك ، حيث يفضل اضطراب النظام زيادته.

أخيرا ، طاقة جيبس الحرة ، G ، هي مقياس للطاقة التي يمكن استخدامها للقيام بالعمل. يتم حسابه من ΔH و ΔS ويعتمد على درجة الحرارة. عندما يكون ΔG موجبا ، فإن التفاعل لا يكون تلقائيا ويجب وضع الطاقة حتى يستمر التفاعل. عندما يكون ΔG أقل من 0 ، فهذا يشير إلى أن التفاعل تلقائي.

تخبرنا هذه الخصائص الكثير عن كيفية ذوبان المذاب في مذيب. على سبيل المثال ، يمكننا استخدام المحتوى الحراري والإنتروبيا لمعرفة ما إذا كان المذاب يفضل البقاء غير مذاب في شكله البلوري المرتب أم لا ، أو مضطربا في المحلول. ويمكننا استخدام طاقة جيبس لمعرفة ما إذا كنا بحاجة إلى وضع الطاقة ، عن طريق الحرارة ، لإذابة مادة أم لا.

في هذا المختبر ، ستستكشف قابلية ذوبان المركب في درجات حرارة متفاوتة ، وتستخدم المعايرة لتحديد التركيز الدقيق للمحلول المشبع. بعد ذلك ، ستستخدم بياناتك لحساب الخصائص الديناميكية الحرارية للذوبان.