أنواع المخاليط

#

1-1 أنواع المخاليط

Types of Mixtures

المخاليط إما متجانسة أو غير متجانسة.

الأهداف

• تعرف أنواع المخاليط غير المتجانسة والمخاليط المتجانسة، المحاليل.
• تقارن بين خصائص المخاليط المعلقة والمخاليط الغروية والمحاليل.
• تصف القوى الكهروستاتيكية في المخاليط الغروية.

مراجعة المفردات

المذاب: مادة تذوب في المذيب لتكوين المحلول.

المفردات الجديدة

المخلوط المعلق
المخلوط الغروي
الحركة البراونية
تأثير تندال
المادة الذائبة
المادة غير الذائبة

لربط مع الحياة

إذا ملأت كأسًا زجاجية بماء البحر فسوف تلاحظ أن بعض المواد تترسب في قاع الكأس، ويظل الماء مالحًا مهما مر من الوقت. لماذا تترسب بعض المواد دون غيرها؟

المخاليط غير المتجانسة

Heterogeneous Mixtures

لا بد أنك تتذكر أن المخلوط مزيج من مادتين نقيتين أو أكثر، تحتفظ فيه كل مادة بخصائصها الكيميائية، وأن المخاليط غير المتجانسة لا تمتزج مكوناتها تمامًا معًا؛ أي يمكن تمييز كل منها. هناك نوعان من المخاليط غير المتجانسة، هما المعلق والغروي.

المخلوط المعلق

المخلوط المعلق مخلوط غير متجانس يحتوي على جسيمات يمكن أن تترسب بالترويق؛ وذلك بتركه فترة دون تحريك. انظر الشكل 1-1؛ فالوحل الذي تشاهده مخلوط معلق. وعند تمرير المخلوط المعلق السائل خلال ورقة ترشيح تفصل الجسيمات المعلقة. وقد تنفصل بعض المخاليط المعلقة إلى طبقتين واضحتين إذا تركت فترة دون تحريك؛ حيث تتكون مادة شبه صلبة في القاع، وسائل فوقها، ولكن عند تحريك المخلوط المعلق سرعان ما تبدأ المادة شبه الصلبة في الانسياب وكأنها سائل. وهناك أنواع من الطين تتحول إلى مادة شبه صلبة بسرعة استجابة للهز أو الحركة، وهي تستخدم في مناطق الزلازل الأرضية، فتشيد المباني فوقها.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_1-1_فصل_المخلوط_المعلق_بالترشيح.png

الشكل 1-1: يمكن فصل المخلوط المعلق إذا تُرك دون تحريك فترة من الزمن، أو فصله بالترشيح.

#

الجدول 1-1

أنواع المخاليط الغروية وأمثلة عليها

| التصنيف | مثال | الجسيمات المنتشرة | وسط الانتشار |
| ------------------- | ------------------------------- | ----------------- | ------------ |
| صلب في صلب | الأحجار الكريمة الملونة | صلب | صلب |
| صلب في سائل | الدم، الجيلاتين | صلب | سائل |
| مستحلب صلب | الزبد، الجبن | سائل | صلب |
| مستحلب | الحليب، المايونيز | سائل | سائل |
| رغوة صلبة | الصابون الذي يطفو، حلوى الخطمي | غاز | صلب |
| الهباء الجوي الصلب | الدخان، الغبار في الهواء | صلب | غاز |
| الهباء الجوي السائل | الغيوم، الضباب، رذاذ مزيل العرق | سائل | غاز |

ملحوظة الجدول:
الهباء: مخلوط غروي يتكون من جسيمات دقيقة صلبة أو سائلة منتشرة في الهواء أو غاز آخر.

اسم الصورة المرتبطة:
الجدول_1-1_أنواع_المخاليط_الغروية_وأمثلة_عليها.png

المخاليط الغروية

لأن أحجام جسيمات المخلوط المعلق أكبر كثيرًا من أحجام جسيمات الوسط فإنها قد تترسب في المخلوط. ويسمى المخلوط غير المتجانس الذي يتكون من جسيمات متوسطة الحجم المخلوط الغروي. وتتراوح أقطار الجسيمات في المخلوط الغروي بين 1 nm و 1000 nm، ولا تترسب. فعلى سبيل المثال، يعد الحليب مخلوطًا غرويًا لا يمكن فصل مكوناته المتجانسة بالترويق أو الترشيح.

تسمى المادة الأكثر توافرًا في المخلوط وسط الانتشار. وتصنف المخاليط الغروية تبعًا للحالة الفيزيائية لكل من الجسيمات المنتشرة ووسط الانتشار. فالحليب مستحلب غروي؛ لأن الجسيمات المنتشرة السائلة تنتشر بين جسيمات وسط الانتشار السائل. ويظهر الجدول 1-1 وصف أنواع أخرى من المخاليط الغروية.

تمنع الجسيمات المنتشرة من الترسب في المخاليط الغروية؛ وذلك لوجود مجموعات ذرية أو قطبية مشحونة على سطحها، تقوم بجذب المناطق الموجبة أو السالبة لجسيمات وسط الانتشار، فتتكون طبقات كهروستاتيكية حول الجسيمات، كما هو موضح في الشكل 1-2، مما يجعل الطبقات يتنافر بعضها مع بعض عندما تصطدم الجسيمات المنتشرة معًا، لذا تبقى الجسيمات في المخلوط الغروي ولا تترسب.

وإذا تداخلنا في الطبقات الكهروستاتيكية فسوف تترسب الجسيمات المنتشرة في المخلوط الغروي. فعند تحريك مادة متأينة إلكتروليتية في مخلوط غروي مثلًا تتجمع الجسيمات المنتشرة معًا، ويتلف المخلوط الغروي. كما أن التسخين أيضًا يتلف المخلوط الغروي؛ لأن الحرارة تعطي الجسيمات المتصادمة طاقة حركية كافية للتغلب على القوى الكهروستاتيكية، ثم تترسبها في المخلوط.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_1-2_طبقات_الشحنات_حول_الجسيمات_الغروية.png

الشكل 1-2: تكون جسيمات الوسط طبقات مشحونة حول الجسيمات المنتشرة، حيث تتنافر هذه الطبقات بعضها مع بعض، وتمنع الجسيمات المنتشرة من الترسب.

#

الحركة البراونية

تتحرك الجسيمات المنتشرة في المخاليط الغروية السائلة حركة عشوائية عنيفة تسمى الحركة البراونية. لاحظ عالم النبات الأسكتلندي روبرت براون 1773-1858 هذه الحركة أول مرة؛ حيث لاحظ الحركة العشوائية لحبوب اللقاح المتناثرة في الماء، فسميت باسمه.

تنتج الحركة البراونية عن تصادم جسيمات الوسط مع الجسيمات المنتشرة؛ بحيث تمنع هذه التصادمات الجسيمات المنتشرة من الترسب في المخلوط.

ماذا قرأت؟

اشرح سببين لعدم ترسب جسيمات المخلوط الغروي.

تأثير تندال

يظهر المخلوط الغروي المركز عادة معتمًا أو معكرًا، ولكن المخلوط الغروي المخفف يظهر أحيانًا صافيًا كالمحاليل. وتبدو المخاليط الغروية المخففة كالمحاليل المتجانسة؛ لأن عدد الجسيمات المنتشرة فيها قليل جدًا، إلا أنها تعمل على تشتيت الضوء، وتسمى هذه الظاهرة تأثير تندال. يظهر الشكل 1-3 مرور حزمة من الضوء في خلال مخلوطين مجهولين، ويمكنك ملاحظة كيف تعمل الجسيمات المنتشرة في المخلوط الغروي على تشتيت الضوء.

وتظهر المخاليط المعلقة أيضًا تأثير تندال، أما المحاليل فلا يمكن أن تظهر هذه الظاهرة. كما يمكنك ملاحظة تأثير تندال عندما تشاهد مرور أشعة الشمس خلال الهواء المشبع بالدخان، أو مرور ضوء خلال الضباب. ويستخدم تأثير تندال في تحديد كمية الجسيمات المنتشرة في المخلوط المعلق.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_1-3_تأثير_تندال_في_المخلوط_الغروي.png

الشكل 1-3: تشتت الجسيمات في المخلوط الغروي الضوء كما يظهر في الشكل 2، ولا يحدث ذلك في المحلول شكل 1. ويسمى ذلك تأثير تندال، لذا ترى حزمة الضوء في المخلوط 2 الغروي.

حدد أي المخاليط الظاهرة في الصورة غروي؟

الكيمياء في واقع الحياة

ظاهرة تندال

تشكل أشعة الشمس عند مرورها داخل الغيوم لوحة فنية رائعة الجمال بقدرة الله عز وجل. ويمكنك ملاحظة ظاهرة تندال عند مرور أشعة الشمس من خلال الهواء المشبع بالدخان أو من خلال الضباب أو الغيوم.

اسم الصورة المرتبطة:
الكيمياء_في_واقع_الحياة_ظاهرة_تندال.png

المخاليط المتجانسة

Homogeneous Mixtures

لقد تعلمت سابقًا أن المحاليل مخاليط متجانسة تحتوي على مادتين أو أكثر، تسمى المذاب والمذيب. والمذاب هو المادة التي تذوب. أما المذيب فهو الوسط الذي يذيب المذاب. ولا يمكنك التمييز بين المذاب والمذيب عند النظر إلى المحلول.

أنواع المحاليل

لقد تعلمت أن معظم التفاعلات الكيميائية تحدث في المحاليل المائية، وهي المحاليل التي يكون فيها الماء مذيبًا. فالماء أكثر المذيبات شيوعًا في المحاليل السائلة. وقد توجد المحاليل في أشكال مختلفة، وقد تكون المواد الذائبة في المحاليل غازية أو سائلة أو صلبة، اعتمادًا على الحالة الفيزيائية للمذيب، كما هو موضح في الجدول 1-2. الهواء محلول غازي والمذيب فيه هو غاز النيتروجين. وقد تكون أسلاك تقويم الأسنان التي تضعها على أسنانك مصنوعة من النيتينول، وهو محلول صلب يتكون من التيتانيوم المذاب في النيكل، إلا أن معظم المحاليل تكون في الحالة السائلة.

تكوين المحاليل

تسمى المادة التي تذوب في المذيب المادة الذائبة؛ فمثلًا ذوبان السكر في الماء حقيقة يمكن أن تكون قد تعلمتها من إذابة السكر في الماء لعمل...

...شراب محلى كالشاي أو عصير الليمون. وتسمى المادتان السائلتان اللتان تذوب إحداهما في الأخرى بأي نسبة المواد القابلة للامتزاج، ومنها مانع التجمد المذكور في الجدول 1-2. وتسمى المادة التي لا تذوب في المذيب مادة غير ذائبة. فالرمل مثلًا لا يذوب في الماء. وتسمى السوائل التي تمتزج معًا فترة قصيرة عند خلطها، ثم تنفصل بعدها، السوائل غير الممتزجة. فالزيت مثلًا لا يمتزج مع الخل؛ أي إن الزيت لا يذوب في الخل.

مختبر تحليل البيانات

تصميم تجربة

كيف يمكنك قياس التعكر؟ وضعت هيئة المواصفات والمقاييس لماء الشرب مجموعة من المعايير والمواصفات لضمان سلامته. ومن المواصفات التي يتم مراقبتها التعكر، وهو مقياس لدرجة الضبابية في الماء الناتجة عن المواد الصلبة المعلقة في الماء، والتي تكون مرتبطة غالبًا مع التلوث ومع الفيروسات والطفيليات والبكتيريا. تأتي معظم هذه الجسيمات الغروية من التعرية، والنشاط الصناعي، وفضلات الإنسان، ونمو الطحالب، ومن الأسمدة، وتحلل المواد العضوية.

البيانات والملاحظات

يمكن استخدام تأثير تندال في قياس تعكر الماء. والهدف تصميم تجربة وتطوير مقياس لتفسير البيانات.

التفكير الناقد

• حدد المتغيرات التي يمكن أن تستخدم للربط بين قدرة الضوء على المرور خلال السائل وعدد الجسيمات في المخلوط الغروي.
• اربط بين المتغيرات التي استخدمتها في التجربة والعدد الحقيقي للجسيمات في المخلوط الغروي.
• حلل ما احتياطات السلامة التي يجب اتخاذها؟
• حدد المواد اللازمة لقياس تأثير تندال، واختر تقنية جمع أو تفسير البيانات.

اسم الصورة المرتبطة:
مختبر_تحليل_البيانات_تصميم_تجربة_تأثير_تندال.png

الجدول 1-2

أنواع المحاليل وأمثلة عليها

| أنواع المحاليل | مثال | المذيب | المذاب |
| -------------- | ------------ | ---------------- | ---------------------- |
| غاز | الهواء | النيتروجين غاز | الأكسجين غاز |
| سائل | ماء غازي | الماء سائل | ثاني أكسيد الكربون غاز |
| غاز | الرطوبة | الهواء الجوي غاز | الماء سائل |
| سائل | مانع التجمد | الماء سائل | الإيثيلين جلايكول سائل |
| سائل | ماء البحر | الماء سائل | كلوريد الصوديوم صلب |
| صلب | ملغم الأسنان | الفضة صلب | الزئبق سائل |
| صلب | الفولاذ | الحديد صلب | الكربون صلب |

اسم الصورة المرتبطة:
الجدول_1-2_أنواع_المحاليل_وأمثلة_عليها.png

#

التقويم 1-1

الخلاصة

• يمكن تمييز مكونات المخلوط غير المتجانس.
• هناك نوعان من المخاليط غير المتجانسة، هما المعلق والغروي.
• الحركة البراونية حركة عشوائية لجسيمات المخلوط الغروي.
• تظهر المخاليط الغروية والمعلقة تأثير تندال.
• قد يوجد المحلول في إحدى الحالات الفيزيائية الثلاث: السائلة أو الغازية أو الصلبة، اعتمادًا على الحالة الفيزيائية للمذيب.
• يمكن أن يكون المذاب في المحلول غازًا أو سائلًا أو صلبًا.

أسئلة التقويم

• الفكرة الرئيسية: صف خصائص المخاليط مستخدمًا ماء البحر كمثال.
• ميّز بين المخلوط الغروي والمخلوط المعلق.
• حدّد الأنواع المختلفة للمحاليل.
• فسّر مستخدمًا تأثير تندال، لماذا تكون قيادة السيارات خلال أجواء الضباب باستخدام الأنوار العالية أصعب من القيادة باستخدام الأنوار المنخفضة؟
• اذكر الأنواع المختلفة للمخاليط الغروية.
• فسر لماذا تبقى جسيمات المذاب في المخلوط الغروي منتشرة فيه؟
• لخّص ما الذي يسبب الحركة البراونية؟
• قارن كون جدولًا تقارن فيه بين خصائص المخلوط المعلق والمخلوط الغروي والمحلول.