الماء والمخاليط
الماء والمخاليط
أنظر وأتساءل
يطلق الأخطبوط مادة تسمى الحبر، تذوب ببطء في الماء، وتساعد الأخطبوط على تخفيف الخطر. تذوب مواد مختلفة بنسب مختلفة. ماذا يذوب في الماء؟
أستكشف
هل يمكن فصل مكونات حبر قلم التخطيط؟
أكون فرضية
أتخيل أن ملابسي قد تلطخت بحبر تسرب من قلم تخطيط. ما أول شيء أفعله لإزالة الحبر عن ملابسي؟ وماذا يمكن أن يحدث لو غمرت الملابس وعليها الحبر في الماء؟ أكتب جوابي في صورة فرضية كالآتي:
"إذا غمرت ملابس عليها بقع من أنواع مختلفة من الحبر في الماء فإنها سوف ...."
أحتاج إلى:
مقص
ورقة ترشيح
مسطرة
ثلاثة أقلام تخطيط سوداء اللون مختلفة الأنواع
مشابك ورق
كأس بلاستيكية
ماء
مناشف ورقية
أختبر فرضيتي
الخطوات:
- أقيس. أكون حذرًا. أقص ثلاث قطع من ورقة الترشيح؛ طول كل منها 10 سم، وعرضها 5 سم.
- أستخدم المتغيرات. أضع نقطة حبر سوداء صغيرة قطرها حوالي 0,5 سم على كل ورقة ترشيح باستخدام قلم تخطيط أسود من نوع مختلف في كل مرة. يجب أن تكون النقاط على بعد 2 سم من الحافة السفلى لورقة الترشيح.
- أجرب. أضع إحدى الأوراق داخل الكأس، وأثبتها بمشبك كما هو موضح في صورة الخطوة 3. أضيف الماء إلى الكأس بما يكفي ليلامس طرف الورقة، بحيث يكون سطح الماء أسفل نقطة الحبر.
- ألاحظ. بعد 10 دقائق أرفع ورقة الترشيح، وأضعها على منشفة ورقية، وأراقب ورقة الترشيح المبللة حتى تجف. أكرر الخطوة السابقة مع أوراق الترشيح الأخرى.
- أفسر البيانات. ماذا حدث لنقط الحبر والماء؟ هل تأثرت أنواع الحبر الثلاثة بالطريقة نفسها؟
أستخلص النتائج
- أستنتج. لماذا أعتقد أن بعض الألوان انتقلت عبر ورق الترشيح مسافة أكبر من غيرها؟
أستكشف أكثر
أغير المواد المستخدمة في النشاط، وأستخدم الكحول الطبي بدل الماء. هل يكون نمط البقع هو نفسه لكل حبر قلم في كل مرة؟ هل يمكن استعمال هذه الطريقة على أنها طريقة موثوقة لتحديد نوع الحبر؟
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف تكون المخاليط؟ وكيف تفصل مكوناتها؟
المفردات
المخلوط
قانون حفظ الكتلة
المعلق
الغروي
المحلول
المذاب
المذيب
السبيكة
الذائبية
المغناطيسية
التبخر
التقطير
درجة الغليان
مهارة القراءة
المقارنة
الاختلاف — التشابه — الاختلاف
ما المخاليط؟
للوهلة الأولى لا يبدو أن هناك شيئًا مشتركًا بين السلطة وقطعة العملة الفضية والضباب، ومع ذلك فإن كلًّا من هذه الأشياء مخلوط. والمخلوط مادتان مختلفتان أو أكثر، تختلطان مع بعضهما مع احتفاظ كل مادة بخواصها الأصلية.
وخصائص المواد في المخلوط لا تتغير عندما تُمزج مواده معًا، ومثال ذلك السلطة التي يمكن أن تحتوي على طماطم وخيار وغير ذلك من الخضراوات، وعندما تخلط قطع هذه الخضراوات تبقى قطع الطماطم محافظة على لونها وشكلها وطعمها. وعادة يمكن فصل المخلوط إلى مكوناته؛ فكما حدث في إعداد السلطة فإنه يمكن فصل مكوناتها.
المخاليط والمركبات
عند مزج برادة الحديد والكبريت فإن كلًّا منهما يحتفظ بخصائصه. برادة الحديد مادة مغناطيسية، والكبريت مسحوق أصفر؛ لذا يمكن فصل برادة الحديد عن مسحوق الكبريت باستعمال المغناطيس.
الضباب فوق جبال السروات الضباب مخلوط من الماء والهواء.
ومع ذلك فإن الحديد والكبريت إذا تم تسخينهما يمكن أن يتحدا كيميائيًّا لتكوين مركب كبريتيد الحديد، وهذا المركب خصائصه فيزيائية تختلف عن كل من الحديد والكبريت، فلا ينجذب نحو المغناطيس، ولو أنه ليس لون مسحوق الكبريت المصفر؛ إنه معدن بألوان ناصعة تشبه كثيرًا لون الذهب.
المخاليط غير المتجانسة
السلطة مخلوط غير متجانس، أو مخلوط يحتوي على مواد يمكن تمييز بعضها من بعض. وقد يحتوي المخلوط على مكونات مختلفة بمقادير مختلفة، فمخلوط السلطة مثلًا قد يحتوي على طماطم بكميات كبيرة أو قليلة، ولا توجد قواعد لخلط المواد، وقد يكون أحد مكونات المخلوط في جزء منه أكثر مما في الأجزاء الأخرى.
ويشكل الكبريت وبرادة الحديد مخلوطًا غير متجانس. وعند فحص مخلوط من الملح والرمل الأبيض قد يبدوان متشابهين لأول وهلة، لكن باستخدام العدسة المكبرة يمكن ملاحظة أنهما يختلفان.
أفكر في طريقة لفصل الملح عن الرمل الأبيض.
السوائل والغازات أيضًا تشكل مخاليط غير متجانسة، ومن ذلك الحليب الطازج؛ حيث تتكون على سطحه طبقة من الدهون. ويحتوي الغلاف الجوي في يوم غائم على مخلوط غير متجانس من الغيوم والهواء. وفي الحقيقة فإن الهواء نفسه مخلوط من غازات مختلفة.
حفظ الكتلة
إذا أضفت 100 جم من الملح إلى 100 جم من الرمل فإن الكتلة الكلية لها 200 جم، إن كتلة أي جزء يضاف إلى المخلوط تضاف إلى الكتلة الكلية. وهذا يحقق قانون حفظ الكتلة، أي أن الكتلة لا تزيد ولا تنقص في عملية إعداد المخاليط.
أختبر نفسي
أقارن. فيم يشبه مخلوط الكبريت وبرادة الحديد مركب كبريتيد الحديد، وفيم يختلفان؟
التفكير الناقد. أكتب ثلاثة أمثلة لمخاليط غير متجانسة توجد في مدرستي أو صفي، وأوضح لماذا هي مخاليط غير متجانسة؟
ما بعض أنواع المخاليط غير المتجانسة؟
هناك أنواع متعددة من المخاليط، بعضها لا يمكن تمييز مكوناته، حتى لو احتفظت تلك المكونات بخصائصها.
ومن أنواع المخاليط غير المتجانسة:
- المعلق: مثل الرمل والماء والزيت والماء.
- الغروي: مثل الحليب والدم.
مخاليط في الماء
أقرأ الصورة
ما الذي اختلط مع الماء؟
إرشاد: أقارن بين الصورتين.
المعلقات
المعلق مخلوط مكون من أجزاء ينفصل بعضها عن بعض مع مرور الوقت إذا تُرك المخلوط ساكنًا. وكتبت على المنتجات التي تمثل معلقات - ومنها الصلصات - عبارة "رج قبل الاستعمال". ولعمل مخلوط معلق أضيف بعض الرمل إلى قارورة ماء، ثم أرجها، وألاحظ كيف تتحرك دقائق الرمل. ستنفصل دقائق الرمل سريعًا عن الماء، وتستقر في قاع القارورة. دقائق الرمل الصغيرة جدًا قد تبقى معلقة فترة طويلة. ويمكنك فصل الدقائق الصغيرة بعملية الترشيح.
الغرويات
الغروي مخلوط تكون فيه دقائق مادة مشتتة أو منتشرة خلال مادة أخرى، مسببة منع مرور الضوء من خلاله. فالضباب مادة غروية لأنه مخلوط يتكون من قطرات ماء دقيقة جدًا تنتشر بين جزيئات الهواء. والدخان كذلك مادة غروية يتكون من مواد صلبة في غاز. والحليب مادة غروية تتكون من مادة صلبة في سائل. وفي المادة الغروية تبقى الدقائق أو القطرات الدقيقة منتشرة في المادة الأخرى، لأن الدقائق لا تذوب ولا تترسب؛ فالغرويات مخاليط تبدو متجانسة، ولكنها فعلًا غير متجانسة.
كريم مخفوق
أختبر نفسي
أقارن. فيم يختلف المخلوط الغروي عن المخلوط المعلق؟
التفكير الناقد. أصف نوع المخلوط المعلق الذي يأخذ أطول فترة لتترسب دقائقه المعلقة.
هل المحاليل مخاليط متجانسة؟
عند خلط الملح بالماء يبدو كأن الملح يختفي، لكنه في الواقع ما زال موجودًا، ويمكن تذوق طعمه في الماء، ويبدو مذاق المخلوط متشابهًا في جميع أجزاء الكأس.
عندما يذوب الملح ينفصل إلى دقائق صغيرة جدًا، ويشكل الملح في الماء محلولًا. والمحلول مخلوط من مادة تذوب في مادة أخرى، وتكون خصائص جميع أجزاء المحلول متشابهة.
يتكون المحلول من جزأين هما: المذاب وهو المادة التي تذوب، والمذيب وهو المادة التي يذوب فيها المذاب. ففي محلول الملح والماء يكون الملح هو المذاب، والماء هو المذيب.
ليست جميع المحاليل سائلة، فقد تكون صلبة كما في معظم السبائك. والسبيكة مخلوط مكون من فلز أو أكثر ممزوج مع مواد صلبة أخرى. تعد معظم السبائك محاليل؛ تشكل السبائك بتسخين مكوناتها وصهرها ومزجها معًا، وعندما يبرد المحلول يصبح صلبًا، وتبقى المكونات ذائبة. نستخدم أنواعًا مختلفة من السبائك في حياتنا اليومية. فالفولاذ سبيكة، يصنع معظمها من الحديد والكربون، وهو قوي جدًا، ويستخدم في البناء. والفولاذ المقاوم للصدأ «ستانلس ستيل» سبيكة قوية لا تتآكل بسرعة حتى لو تعرضت للماء أو الرطوبة، وينتج الفولاذ المقاوم للصدأ عن خلط كمية كبيرة من الكروم مع الحديد والكربون وفلزات أخرى. والبرونز والنحاس الأصفر أيضًا من السبائك، ويحتويان على النحاس. ويتكون البرونز من النحاس والقصدير. أما النحاس الأصفر فيتكون من النحاس والخارصين.
المحلول الملحي
الملح هو المذاب، والماء هو المذيب في هذا المحلول. دقائق الملح قابلة للذوبان، وعند ذوبانها تبدأ في الانتشار بشكل منتظم في الماء، وتكون النتيجة مخلوطًا متجانسًا في الوعاء.
المفتاح:
كلور
صوديوم
جزيئات ماء
كلوريد الصوديوم
الذائبية في المحاليل
إذا أضيفت كمية قليلة من السكر إلى الماء نحصل على محلول يسمى محلول سكر مخفف. ويكون مذاق الماء حلوًا قليلًا. لكن مع إضافة المزيد من السكر إلى المحلول تزيد نسبة المادة المذابة في المحلول، ويعبر عن ذلك بأن تركيز السكر في المحلول زائد. أي أنه كلما أضيفت كمية أكبر من السكر إلى المحلول يزيد تركيزه، ويصبح مذاقه أحلى.
هل يمكن إذابة أي كمية من السكر في الماء؟ عند حد معين ألاحظ أن السكر لا يذوب في الماء، وقد ترسبت بلوراته في قاع الكأس. يمكن في هذه الحالة تحريك السكر لإذابة كمية إضافية. لكن إذا استمرت إضافة السكر فلن يذوب حتى مع استمرار التحريك، ويوصف المحلول في هذه الحالة أنه محلول مشبع، وتسمى أكبر كمية من المذاب يمكن إذابتها في كمية معينة من المحلول الذائبية. ذائبية الملح مثلًا 40 جرامًا من الملح في 100 مل من الماء، وذلك في درجة حرارة الغرفة.
وتؤثر مجموعة من العوامل في ذائبية المواد، ومنها تحريك المحلول أو تفتيت دقائق المذاب إلى دقائق أصغر، لمساعدة المواد الذائبة على الذوبان أسرع. وتؤثر الحرارة أيضًا في ذائبية المواد؛ فبعض المواد - لا جميعها - يمكن زيادة ذائبيتها بزيادة درجة الحرارة؛ فالسكر وملح الطعام تزيد ذائبيتهما بشكل ملحوظ عند زيادة درجة الحرارة. لكن عند وضع زجاجة مشروبات غازية في جو دافئ يلاحظ تصاعد فقاعات، مما يدل على تصاعد الغازات المذابة فيها، أي تقل ذائبية الغازات بزيادة درجة الحرارة.
نشاط
تحضير محلول مشبع
- أتوقع. ما كمية الملح التي يمكن أن تذوب في 100 مللتر من الماء؟
- أقيس. أزن 100 جرام من ملح الطعام باستخدام الميزان.
- أجرب. أضيف ملح الطعام إلى 100 مل من الماء في كأس زجاجية، وأحرك حتى يذوب الملح كليًا، ويبدو المحلول صافيًا.
- أكرر الخطوتين 2 و3 حتى يتوقف الذوبان ويبدأ الملح في الترسب في قاع الكأس.
- أستخدم الأرقام. ما كمية الملح التي ذابت في الماء؟ هل كان توقعي صحيحًا؟
- أستنتج. لماذا لا يرى الملح بعد ذوبانه؟
- أتوقع. اعتمادًا على بياناتي، أقدر كمية الملح التي تذوب في لتر واحد من الماء في درجة حرارة الغرفة.
أختبر نفسي
أقارن. ما الفرق بين المحلول غير المشبع والمشبع؟
التفكير الناقد. محلول من السكر في الماء يبدو كأنه مشبع. كيف يمكنني زيادة ذائبية السكر فيه؟
المحاليل والسلامة
بعض المحاليل سامة، كما أن مزج بعض المحاليل قد ينتج مركبات جديدة يمكن لبعضها أن يكون خطرًا؛ لهذا السبب يجب ألا أخلط مواد التنظيف المنزلية معًا، ويجب دائمًا قراءة التحذيرات التي على عبوات المواد الكيميائية.
كيف يمكن فصل المخاليط؟
يمكن فصل أجزاء المخلوط باستخدام طرق فيزيائية. إن الطرق الفيزيائية تساعد على فصل أجزاء المخلوط دون تغيير خصائصها أو نوعها.
ومن الطرق المستخدمة لفصل المخاليط:
- المغناطيسية: باستخدام المغناطيس.
- الفصل بالغربال «النخل»: باستخدام الغربال «المنخل».
- الطفو: صب السائل فتطفو أشياء وتبقى أخرى أسفل الإناء.
- الترشيح: باستخدام المرشح وورقة الترشيح.
- التبخر: تسخين المحلول، فيتبخر المذيب ويبقى المذاب.
المغناطيسية
يفصل المغناطيس برادة الحديد عن المواد غير المغناطيسية.
النخل
يستخدم المنخل لفصل مواد مختلفة الحجم.
الطفو
تطفو قطع الخشب على سطح الماء، وتترسب الصخور في القاع. يمكن فصل قطع الخشب وتجفيفها.
الترشيح
يمكن استخدام ورقة الترشيح وقمع لفصل الرمل عن الماء.
التبخر
يتبخر الماء من محلول الماء المالح، ويبقى الملح.
أختبر نفسي
أقارن. ما الفرق بين المنخل والترشيح؟
التفكير الناقد. كيف يمكنني فصل مخلوط مكون من أنواع مختلفة من بذور الفاصولياء المجففة؟
ما التقطير؟
التقطير عملية تفصل فيها مكونات مخلوط بالتبخر والتكاثف، ويمكن إجراء ذلك عن طريق تسخين محلول من الماء والملح؛ حيث لكل منهما درجة غليان تختلف عن الأخرى، فالماء له درجة غليان منخفضة، ويسخن أولًا، ويتحول إلى غاز، ويترك الملح في الدورق. أما الملح فيبقى في الدورق؛ لأنه لم يصل إلى درجة غليانه. ثم يتكثف بخار الماء في أنبوب التبريد، وينساب إلى دورق آخر. وعند هذه المرحلة يكون قد تم فصل جزأي المحلول تمامًا.
كيف نحصل على الماء المقطر؟
يسخن الماء ويتكون البخار
يبرد البخار ويتكثف
دخول الماء البارد
تصريف الماء البارد
ماء مقطر
مقياس حرارة
ماء
لهب
يمكن الحصول على ماء مقطر خال من الأملاح عن طريق تبخير الماء وتكثفه كما في المخطط.
أقرأ الشكل
ماذا يحدث للماء بعد التسخين؟
إرشاد: أتبع مسار الماء خلال عملية التقطير.
أختبر نفسي
أقارن. كيف يختلف التبخر عن التكثف؟
التفكير الناقد. في المملكة العربية السعودية العديد من محطات تقطير المياه. ما أهمية هذه المحطات؟
مراجعة الدرس
ملخص مصور
المخلوط مادتان مختلفتان أو أكثر تختلطان مع بعضهما مع احتفاظ كل مادة بخواصها الأصلية.
المحلول مخلوط من مادة ذائبة في مادة أخرى، بحيث تبدو الخصائص متشابهة في جميع أجزاء المحلول.
يمكن فصل مكونات المخلوط باستخدام الخصائص الفيزيائية للمواد التي تكون هذه المخاليط.
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية كالتي في الشكل، أكمل الجمل مبينًا ما تعلمته عن المخلوط والمحلول وطرائق فصل المخاليط، وأعطي أمثلة على ذلك.
أفكر وأتحدث وأكتب
- المفردات. المخلوط الذي يتكون من فلز أو أكثر ومواد صلبة أخرى يسمى ................
- أقارن. كيف يختلف المذاب عن المذيب؟
- التفكير الناقد. كيف أستخدم درجة الغليان ودرجة الذائبية بوصفها خاصيتين لمادة ما لفصلها عن مخلوط؟
- أختار الإجابة الصحيحة. أي مما يأتي غالبًا ما يبطئ عملية الذوبان؟
أ. استخدام قطع كبيرة من المذاب.
ب. تحريك المذاب.
ج. استخدام قطع صغيرة من المذاب.
د. استخدام كمية قليلة من المذاب.
- أختار الإجابة الصحيحة. ما نوع المخلوط المكون من الملح والماء؟
أ. مخلوط غير متجانس.
ب. مخلوط متجانس.
ج. سبيكة.
د. مادة غروية.
- السؤال الأساسي. كيف تتكون المخاليط، وكيف نفصل مكوناتها؟
العلوم والمجتمع
أبحث في الفلزات
أقرأ عن السبائك الآتية: النحاس الأصفر، البرونز، الفولاذ، وأبين كيف استخدمت هذه المخاليط في الفن والعمارة.
العلوم والكتابة
الكتابة التفسيرية: فصل المخاليط
أكتب فقرة أشرح فيها كل خطوة من الخطوات التي أقترح استخدامها لكي أفصل مخلوطًا من برادة الحديد والكبريت وكرات زجاجية.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.