العوامل المؤثرة على الذوبان
العوامل المؤثرة على الذوبان في نقاط
الذوبان هو قدرة مادة كيميائية صلبة أو سائلة أو غازية (يشار إليها باسم المذاب) على الذوبان في مذيب (سائل عادة) وتشكيل محلول. تعتمد قابلية ذوبان المادة بشكل أساسي على المذيب المستخدم، بالإضافة إلى درجة الحرارة والضغط. تقاس قابلية ذوبان مادة في مذيب معين بتركيز المحلول المشبع. يعتبر المحلول مشبعًا عند إضافة مادة مذابة إضافية لم يعد يزيد من تركيز المحلول وهنا سنتحدث عن “العوامل المؤثرة على الذوبان”.
العوامل المؤثرة على الذوبان
تتراوح درجة الذوبان على نطاق واسع اعتمادًا على المواد، من الذوبان اللانهائي (الامتزاج الكامل)، مثل الإيثانول في الماء، إلى القابل للذوبان بشكل وسطي، مثل كلوريد الفضة في الماء. غالبًا ما يتم تطبيق مصطلح “غير قابلة للذوبان” على المركبات ضعيفة الذوبان. في ظل ظروف معينة، يمكن تجاوز قابلية الذوبان في التوازن، مما ينتج عنه محلول مفرط التشبع.
الذوبان لا يعتمد على حجم الجسيمات؛ مع الوقت الكافي، ستذوب حتى الجسيمات الكبيرة في النهاية.
العوامل المؤثرة على الذوبان في نقاط
القطبية
أن المذاب سوف يذوب بشكل أفضل في مذيب له بنية كيميائية مماثلة؛ تعتمد قدرة المذيب على إذابة المركبات المختلفة بشكل أساسي على قطبيته. على سبيل المثال، مادة مذابة قطبية مثل السكر شديدة الذوبان في الماء القطبي، وأقل قابلية للذوبان في الميثانول القطبي المعتدل، وغير قابلة للذوبان عمليًا في المذيبات غير القطبية مثل البنزين. في المقابل، المذاب غير القطبي مثل النفتالين غير قابل للذوبان في الماء، قابل للذوبان بشكل معتدل في الميثانول، وقابل للذوبان بدرجة عالية في البنزين.
مخطط الذوبان
يوضح مخطط الذوبان قابلية ذوبان العديد من الأملاح. أملاح الفلزات القلوية (والأمونيوم)، وكذلك أملاح النترات والأسيتات، قابلة للذوبان دائمًا. غالبًا ما تكون الكربونات والهيدروكسيدات والكبريتات والفوسفات وأملاح المعادن الثقيلة غير قابلة للذوبان.
تؤثر درجة الحرارة على الذوبان
تؤثر التغيرات في درجات الحرارة على قابلية الذوبان في المواد الصلبة والسوائل والغازات بشكل مختلف. ومع ذلك، يتم تحديد هذه التأثيرات بشكل نهائي فقط للمواد الصلبة والغازات.
المواد الصلبة
تختلف تأثيرات درجة الحرارة على قابلية المواد الصلبة للذوبان اعتمادًا على ما إذا كان التفاعل ماصًا للحرارة أو طاردًا للحرارة.
السوائل
في حالة السوائل، لا توجد اتجاهات محددة لتأثيرات درجة الحرارة على قابلية ذوبان السوائل.
الغازات
لفهم تأثيرات درجة الحرارة على قابلية ذوبان الغازات، من المهم أولاً أن نتذكر أن درجة الحرارة هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية. مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد الطاقة الحركية. ينتج عن الطاقة الحركية الأكبر حركة جزيئية أكبر لجزيئات الغاز. نتيجة لذلك، من المرجح أن تتسرب جزيئات الغاز المذابة في السائل إلى الطور الغازي وتكون جزيئات الغاز الموجودة أقل عرضة للذوبان. العكس صحيح أيضا. وبالتالي فإن الاتجاه هو كما يلي: زيادة درجات الحرارة تعني قابلية أقل للذوبان وانخفاض درجات الحرارة يعني قابلية ذوبان أعلى.
يتأثر الذوبان بالحرارة؛ بسبب دور الحرارة في تكسير الروابط الكيميائية وإعادة تكوينها أثناء عملية الذوبان، لكن في حال كانت درجة الحرارة أعلى ممّا يلزم لكسر الروابط سيكون التفاعل طارداً للحرارة وستنخفض قابيلة الذوبان مع زيادة الحرارة، أمّا في حال كانت درجة الحرارة أقل من الحد الأقصى اللازم لتكسير الروابط وإعادة تكوينها فإنّ التفاعل يكون ماصاً للحرارة وارتفاع الحرارة سيعني زيادة قابلية الذوبان، وهي الحالة الأكثر شيوعاً.
عملية الخلط
تؤثر بشكل كبير على الذوبان حيث إنها تسهل على جزيئات المذيب التوغل في جزيئات المذاب مما يسرع في عملية ذوبانه ويؤدي إلى إنتاج المحلول بشكل أسرع، يفضل معرفة نوعية الروابط الموجودة بين المركبات حتى تؤتي عملية الخلط نفعها وهذا ينتج عن دراسة المركبات بشكل دقيق.
درجة التشبع
هي انتهاء جزيئات المذيب في إتمام عملية تفكيك الروابط بين جزيئات المذاب لذلك عندما يتم وضع المزيد من المادة المذابة في المذيب لا تتم عملية الاذابة بسبب الوصول إلى الحد الأقصى من الأشباع، يمكن أن تقوم بإضافة المزيد من المذيب في المحلول حتى يقدر على إذابة الباقي من المادة المذابة.
مساحة السطح البيني للمادة المذابة
كلما قل مساحة السطح البيني للمذاب بالنسبة لمساحة السطح البيني المذيب سوف تزداد معدلات الذوبان بسهولة وذلك بسبب وجود جزيئات المذيب بشكل أكبر من جزيئات المذاب مما يعطيها الفرصة لإتمام عملية فك الروابط بسهولة ولهذا تعد مساحة السطح البيني من ضمن بحث عن العوامل المؤثرة في الذوبان بشكل ملحوظ، يحدث العكس أيضاَ عندما تكون مساحة للسطح البيني بالنسبة المذيب أقل من مساحة السطح البيني بالنسبة للمذاب مما يضعف هذا عملية الذوبان بسبب قلة جزيئات المذيب وكثرة جزيئات المذاب.
الضغط
يتأثر الذوبان بالحرارة؛ بسبب دور الحرارة في تكسير الروابط الكيميائية وإعادة تكوينها أثناء عملية الذوبان، لكن في حال كانت درجة الحرارة أعلى ممّا يلزم لكسر الروابط سيكون التفاعل طارداً للحرارة وستنخفض قابلية الذوبان مع زيادة الحرارة، أمّا في حال كانت درجة الحرارة أقل من الحد الأقصى اللازم لتكسير الروابط وإعادة تكوينها فإنّ التفاعل يكون ماصاً للحرارة وارتفاع الحرارة سيعني زيادة قابلية الذوبان، وهي الحالة الأكثر شيوعاً.
