العلوم المتكاملة — الصف الأول الثانوي — الفصل الدراسي الأول
🌳 شجرة المفاهيم
01 0. موقع هذا الدرس
- درست في الدرسين 1-2 و1-3 الماء النقي: الجزيء القطبي، والروابط الهيدروجينية، وارتفاع درجة الغليان، والكثافة غير المعتادة.
- لكن الماء في البحيرات والأنهار والمحيطات ليس نقيًا؛
- فهو مخلوط بمواد ذائبة أو عالقة.
- وهذه المواد الذائبة تؤثر بشكل مباشر في خواص الماء (كدرجة تجمده وكثافته)، مما يؤدي إلى تغيرات في التيارات المائية، وفي أماكن معيشة الكائنات الحية، وفي طريقة تبادل الخلايا للماء مع الوسط المحيط (الأسموزية).
- ويشرح هذا الدرس هذه التغيرات باستخدام أربع خواص جمعية.
0.1 المحلول والمذيب والمذاب
المحلول
- هو خليط متجانس من مذيب ومذاب واحد أو أكثر.
- المذيب هو المادة الموجودة بكمية أكبر والتي تقوم بالإذابة، والمذاب هو المادة التي تذوب فيه.
- وفي البيئات المائية يكون الماء هو المذيب، أما المذاب فقد يكون:
- ملحًا (NaCl وMgCl₂ وCaSO₄ …) في صورة أيونات متفككة في الغالب؛
- غازات (O₂ وCO₂ وN₂)؛
- مواد جزيئية (سكريات، يوريا، بروتينات، مواد عضوية).
- والمحلول متجانس: جسيمات المذاب جزيئات أو أيونات أصغر من أن تُرى أو تترسب، ويبدو الخليط متماثلًا.
- (أما المعلق مثل الماء العكر فيحتوي جسيمات كبيرة تترسب، وهو خليط غير متجانس).
🧪 أسئلة على هذه النقطة (1)
المحلول هو
02 1. الخواص الجمعية للمحاليل
1.1 التعريف
الخواص الجمعية
- هي خواص المحلول التي تعتمد على عدد جزيئات أو أيونات المادة المذابة غير المتطايرة، وليس على نوع المذاب.
- (كلمة «جمعية» تعني «تعتمد على مجموع العدد»).
وتشمل أربع خواص:
- انخفاض الضغط البخاري للسائل.
- ارتفاع درجة الغليان.
- انخفاض درجة التجمد.
- الضغط الأسموزي (وظاهرة الأسموزية).
- مهم: المادة المذابة غير المتطايرة هي التي لا تتبخر بدرجة تُذكر (الملح، السكر، اليوريا).
- وكلما زاد عدد الجسيمات في المحلول زاد التأثير.
- فمول واحد من NaCl يعطي مولين من الجسيمات (Na⁺ وCl⁻) فتأثيره الجمعي نحو ضعف تأثير مول من الجلوكوز الذي يبقى جزيئات منفردة؛
- ومول من CaCl₂ يعطي ثلاثة مولات من الجسيمات (نحو ثلاثة أمثال التأثير).
🧪 أسئلة على هذه النقطة (4)
الخواص الجمعية للمحاليل تعتمد على
أي مما يأتي ليس من الخواص الجمعية؟
1. [علّل] يكون أثر مول من NaCl في خفض درجة التجمد ضعف أثر مول من الجلوكوز.
اعرض الإجابة
لأن NaCl يتفكك إلى أيونين (Na⁺ وCl⁻) فيعطي عدد جسيمات ضعف الجلوكوز الذي يبقى جزيئات كاملة.
الخواص الجمعية تعتمد على عدد الجسيمات.
2. [عرّف] عرّف الخواص الجمعية للمحاليل.
اعرض الإجابة
خواص المحلول التي تعتمد على عدد جزيئات أو أيونات المادة المذابة غير المتطايرة وليس على نوعها.
وتشمل أربع خواص.
03 2. الانخفاض في ضغط بخار السائل
2.1 الاتزان الديناميكي والضغط البخاري
- تخيل سائلًا في دورق مغلق (نظام مغلق) عند درجة حرارة ثابتة.
- بعض جزيئات السطح لها طاقة كافية للإفلات والتحول إلى بخار، وفي الوقت نفسه تعود بعض جزيئات البخار من الهواء إلى السائل.
- وعندما يصبح معدل التبخر مساويًا لمعدل التكثف بحيث تثبت كمية كل من السائل والبخار نقول إن السائل وبخاره في حالة اتزان ديناميكي («ديناميكي» لأن العمليتين مستمرتان لكن دون تغير صافٍ).
- والبخار المتكوّن فوق سطح السائل من عملية التبخر يمارس ضغطًا على سطح السائل وعلى الجدران، يسمى الضغط البخاري للسائل.
- ويزداد بارتفاع درجة الحرارة (فيصبح عدد أكبر من الجزيئات قادرًا على الإفلات).
- وللماء: نحو 2.3 kPa عند 20°C و3.2 kPa عند 25°C و101.3 kPa عند 100°C.
2.2 لماذا تخفض المادة غير المتطايرة الضغط البخاري؟
في الماء النقي تتحرر جزيئات السطح بحرية (ولا يحجزها إلا ارتباطها الهيدروجيني بجيرانها). أما عند إذابة مادة غير متطايرة فإن:
- بعض جزيئات أو أيونات المذاب تحتل جزءًا من سطح السائل، فيقل عدد جزيئات الماء الحرة للتبخر على السطح.
- توجد قوى تجاذب قوية بين جزيئات الماء وجسيمات المذاب (جذب أيون–قطب في الأملاح، وروابط هيدروجينية في الجزيئات القطبية) بالإضافة إلى قوى التجاذب بين جزيئات الماء، فيتطلب تحرير جزيء الماء طاقة أكبر.
- وبالتالي يقل عدد جزيئات الماء المتبخرة ويكون الضغط البخاري للمحلول أقل من الضغط البخاري للماء النقي عند درجة الحرارة نفسها.
- ويتناسب الانخفاض تناسبًا طرديًا مع عدد جسيمات المذاب (جزيئات أو أيونات) في المحلول.
2.3 فكرة كمية (إضافة: قانون راؤول)
- للمحلول الذي مذابه غير متطاير: P = χ(المذيب) × P°، حيث χ الكسر المولي للمذيب وP° الضغط البخاري للمذيب النقي.
- وهي طريقة مناسبة لحساب الانخفاض.
مثال محلول (1).
- المسألة: أُذيب 18 g من الجلوكوز (C₆H₁₂O₆ ، M = 180 g/mol) في 90 g ماء (M = 18 g/mol).
- الضغط البخاري للماء النقي عند 25°C يساوي 23.8 mmHg.
- أوجد الضغط البخاري للمحلول ومقدار الانخفاض.
- الحل: n(الجلوكوز) = 18 ÷ 180 = 0.10 mol.
- n(الماء) = 90 ÷ 18 = 5.0 mol.
- χ(الماء) = 5.0 ÷ 5.1 = 0.980.
- P = 0.980 × 23.8 = 23.3 mmHg.
- الانخفاض = 23.8 − 23.3 = 0.47 mmHg.
- ولو أُذيب العدد نفسه من مولات NaCl (0.10 mol تعطي 0.20 mol من الأيونات) لكان الانخفاض نحو الضعف.
🧪 أسئلة على هذه النقطة (7)
عند الاتزان الديناميكي بين السائل وبخاره في دورق مغلق يكون
الضغط البخاري للسائل هو الضغط الناتج عن
عند إذابة مادة غير متطايرة في الماء فإن الضغط البخاري للمحلول
يقل الضغط البخاري للمحلول لأن
1. [علّل] ينخفض الضغط البخاري للماء عند إذابة مادة غير متطايرة فيه.
اعرض الإجابة
لأن جسيمات المذاب تحتل جزءًا من سطح السائل فيقل عدد جزيئات الماء القادرة على التبخر، ولأن قوى التجاذب بين جزيئات الماء وجسيمات المذاب تحتاج طاقة أكبر لتحرير الجزيئات.
ويتناسب الانخفاض مع عدد الجسيمات.
2. [عرّف] عرّف الضغط البخاري للسائل.
اعرض الإجابة
الضغط الذي يمارسه البخار المتكوّن فوق سطح السائل عندما يكون السائل وبخاره في حالة اتزان ديناميكي في نظام مغلق.
يزداد بارتفاع الحرارة.
3. [مسألة] أُذيب 36 g من الجلوكوز في 180 g ماء. الضغط البخاري للماء النقي عند 25°C هو 23.8 mmHg. أوجد الضغط البخاري للمحلول ومقدار الانخفاض.
اعرض الإجابة
≈ 23.33 mmHg ؛ الانخفاض ≈ 0.47 mmHg
n(الجلوكوز) = 0.2 ؛ n(الماء) = 10 ؛ χ = 10 ÷ 10.2 = 0.9804 ؛ P = 0.9804 × 23.8 = 23.33.
04 3. الارتفاع في درجة الغليان
3.1 درجة الغليان
درجة غليان السائل
- هي درجة الحرارة التي يتساوى عندها الضغط البخاري للسائل مع الضغط الجوي (الخارجي) عند سطح السائل.
- وعندها يمكن أن تتكون فقاعات البخار في كل أجزاء السائل وتصعد.
النتائج:
- تحت الضغط الجوي المعتاد (القياسي) تكون درجة غليان السائل النقي ثابتة (100°C للماء)، ولذلك يمكن الاستدلال بها على درجة نقاء السوائل: فالسوائل غير النقية تغلي عند درجة مختلفة وعلى مدى.
- تعتمد درجة الغليان على الضغط الخارجي:
- زيادة الضغط ترفع درجة الغليان. مثال: القدر الكاتم (حلة الضغط) يحبس البخار فيصل الضغط إلى نحو 2 atm ويغلي الماء عند نحو 120°C فيُطهى الطعام أسرع.
- انخفاض الضغط يخفض درجة الغليان. على الارتفاعات العالية يقل الضغط الجوي فيغلي الماء عند أقل من 100°C (نحو 90°C على ارتفاع 3000 m ونحو 71°C فوق قمة إفرست). ويستغرق الطهي وقتًا أطول هناك.
3.2 تأثير المذاب غير المتطاير
- عند إذابة مادة غير متطايرة في الماء يصبح الضغط البخاري للمحلول أقل من الماء النقي عند الدرجة نفسها (القسم 2).
- ولكي يصل الضغط البخاري إلى الضغط الجوي يجب تسخين المحلول إلى درجة أعلى.
- لذلك تكون درجة غليان المحلول أعلى من درجة غليان الماء النقي تحت الضغط نفسه؛
- أي تلزم طاقة أكبر لتبخير السائل بسبب قوى التجاذب بين جسيمات المذاب وجزيئات الماء (المذيب).
- ويتناسب الارتفاع في درجة الغليان طرديًا مع عدد الجسيمات المذابة (مع التركيز المولالي في المحاليل المخففة): ΔT_b = i · K_b · m ، حيث m التركيز المولالي (مولات المذاب لكل kg مذيب) وi عدد الجسيمات الناتجة من وحدة الصيغة (NaCl: 2 ؛
- CaCl₂: 3 ؛
- جلوكوز: 1) وK_b للماء = 0.512 °C·kg/mol.
- (هذه الصيغة إضافة لتساعدك في الحسابات؛
- أما الكتاب فيذكر التناسب فقط).
🧪 أسئلة على هذه النقطة (6)
درجة غليان السائل هي الدرجة التي يتساوى عندها
يمكن استخدام ثبات درجة غليان السائل تحت الضغط الجوي المعتاد في
وحدة التركيز المولالي هي
1. [علّل] يغلي الماء في القدر الكاتم عند درجة أعلى من 100°C.
اعرض الإجابة
لأن حبس البخار يرفع الضغط على سطح الماء فيحتاج الضغط البخاري إلى درجة حرارة أعلى ليساويه.
فيُطهى الطعام أسرع.
2. [علّل] يطول طهي الطعام على قمم الجبال العالية.
اعرض الإجابة
لأن الضغط الجوي أقل فيغلي الماء عند درجة أقل من 100°C فلا يصل الطعام إلى حرارة كافية بسرعة.
انخفاض الضغط يخفض درجة الغليان.
3. [عرّف] عرّف درجة غليان السائل.
اعرض الإجابة
درجة الحرارة التي يتساوى عندها الضغط البخاري للسائل مع الضغط الجوي عند سطحه.
للماء النقي عند 1 atm: 100°C.
05 4. الانخفاض في درجة التجمد
درجة تجمد المحلول المائي أقل دائمًا من درجة تجمد الماء النقي
- تحت الضغط الجوي المعتاد.
- والسبب أن قوى التجاذب بين جزيئات الماء وجسيمات المذاب تعوق ارتباط جزيئات الماء ببعضها لتشكيل بلورات الثلج؛
- فيجب تبريد المحلول أكثر قبل تكوّن بلورات الجليد.
ΔT_f = i · K_f · m حيث K_f للماء = 1.86 °C·kg/mol.
تطبيقات وأمثلة:
- الملح على الطرق الجليدية. في البلاد الباردة يُرش الملح على الطرق في الأماكن التي تصل فيها درجة الحرارة إلى 0°C لمنع تجمد مياه الأمطار على الطرق ومنع انزلاق السيارات وتقليل الحوادث. فالملح يذوب في الطبقة الرقيقة من الماء ويخفض درجة تجمدها. (ينفع الملح العادي حتى نحو −9°C؛ وتحت ذلك تُستخدم مواد أخرى).
- ماء البحر يتجمد تحت 0°C (نحو −1.9°C عند ملوحة 35 g/kg) فتبقى البحار القطبية سائلة حين يبرد الهواء؛ وعند تكون جليد البحر يبقى معظم الملح في الماء الذي تحته فيصير أكثر ملوحة وكثافة فيغوص ويحرك التيارات العميقة (ربط بالدرس 1-3).
- مضاد التجمد (إيثيلين جليكول) المضاف إلى رادياتير السيارة يخفض درجة تجمد سائل التبريد ويرفع درجة غليانه.
- الكائنات الحية تستخدم الفكرة نفسها: فبعض الأسماك والحشرات تصنع سكريات أو «بروتينات مضادة للتجمد» لتمنع تجمد سوائل أجسامها (الدرس 2-3).
مثال محلول (2).
- المسألة: (أ) أُذيب 58.5 g من NaCl في 1.00 kg ماء.
- احسب درجتي تجمد وغليان المحلول (افترض تفككًا تامًا وسلوكًا مثاليًا).
- (ب) احسب الشيء نفسه لـ 342 g من السكروز (M = 342) في 1.00 kg ماء.
- الحل: (أ) n(NaCl) = 1.00 mol ؛
- m = 1.00 mol/kg ؛
- i = 2.
- ΔT_f = 2 × 1.86 × 1.00 = 3.72°C ← درجة التجمد −3.72°C.
- ΔT_b = 2 × 0.512 × 1.00 = 1.02°C ← درجة الغليان 101.02°C.
- (ب) السكروز لا يتأين (i = 1) ؛
- m = 1.00.
- ΔT_f = 1.86°C ← −1.86°C ؛
- ΔT_b = 0.512 ← 100.51°C.
- عدد المولات نفسه، لكن الملح يعطي ضعف التأثير لأنه يعطي ضعف عدد الجسيمات؛
- وهذا هو معنى «تعتمد على عدد الجسيمات وليس على نوع المذاب».
مثال محلول (3). المسألة: يذيب طاقم صيانة الطريق 10 g من NaCl في كل kg ماء على سطح الطريق. عند أي درجة تتجمد الطبقة؟
- الحل: n = 10 ÷ 58.5 = 0.171 mol ؛
- m = 0.171 mol/kg ؛
- ΔT_f = 2 × 1.86 × 0.171 = 0.636°C ← تتجمد عند نحو −0.64°C.
- فلن تتجمد هذه الطبقة في ليلة حرارة الطريق فيها −0.3°C، لكنها تتجمد عند −5°C، ولهذا يُنشر ملح أكثر كلما اشتد البرد.
🧪 أسئلة على هذه النقطة (11)
درجة تجمد المحلول المائي مقارنة بالماء النقي
يُرش الملح على الطرق في البلاد الباردة من أجل
ماء البحر يحتوي على ما يقارب
مضاد التجمد في رادياتير السيارة
1. [علّل] تنخفض درجة تجمد ماء البحر عن 0°C.
اعرض الإجابة
لأن الأملاح الذائبة تعوق ارتباط جزيئات الماء ببعضها لتكوين بلورات الجليد، فتلزم درجة أقل للتجمد.
نحو −1.9°C.
2. [علّل] يُرش الملح على الطرق عند اقتراب الصقيع.
اعرض الإجابة
لأنه يذوب في الماء ويخفض درجة تجمده فلا تتكون طبقة جليد تسبب انزلاق السيارات.
انخفاض درجة التجمد.
3. [علّل] تبقى البحار القطبية سائلة عند درجات حرارة أقل من 0°C.
اعرض الإجابة
لأن ملوحتها تخفض درجة تجمدها إلى نحو −1.9°C.
انخفاض درجة التجمد.
4. [علّل] عند تكون جليد البحر يصبح الماء تحته أكثر كثافة ويغوص.
اعرض الإجابة
لأن الجليد المتكون يترك معظم الملح في الماء، فتزداد ملوحة الماء المتبقي وكثافته.
يغذي ذلك التيارات الرأسية العميقة.
الجزء الثالث — عرّف / قارن
5. [مسألة] أُذيب 0.5 mol من CaCl₂ في 1 kg ماء (i = 3). احسب درجة تجمد المحلول.
اعرض الإجابة
−2.79°C
ΔT_f = 3 × 1.86 × 0.5 = 2.79°C.
6. [مسألة] يذوب 20 g من NaCl في كل kg من ماء الطريق. عند أي درجة يتجمد الماء؟
اعرض الإجابة
≈ −1.27°C
n = 20 ÷ 58.5 = 0.342 mol ؛ ΔT_f = 2 × 1.86 × 0.342 = 1.27°C.
7. [مسألة] أُذيب 4 g من NaOH في الماء حتى أصبح الحجم 500 mL. احسب التركيز المولاري.
اعرض الإجابة
0.2 mol/L
n = 4 ÷ 40 = 0.1 mol ؛ M = 0.1 ÷ 0.5 = 0.2.
06 5. الأسموزية والضغط الأسموزي
5.1 التعريفات (كما في الكتاب)
- الأسموزية ظاهرة انتقال الماء من المحلول المخفف إلى المحلول المركز من خلال غشاء شبه منفذ يفصل بين المحلولين. (الغشاء شبه المنفذ يسمح بمرور جزيئات المذيب الصغيرة (الماء) ويمنع الجسيمات الأكبر أو المتهدرتة من المذاب؛ ويسلك الغشاء البلازمي للخلية هذا السلوك).
- الضغط الأسموزي هو الضغط الناشئ في المحلول لاختلاف تركيز المادة المذابة بين أجزائه، ويؤدي إلى انتشار الماء من المحلول الأقل تركيزًا (ذي الضغط الأسموزي المنخفض) في اتجاه المحلول الأعلى تركيزًا (ذي الضغط الأسموزي الأعلى).
لاحظ أن الأمر قد يبدو معكوسًا لفكرة أن الضغط «يدفع للخارج»: فالمحلول الأكثر تركيزًا له ضغط أسموزي أعلى، ومعنى ذلك أن لديه ميلًا أقوى لسحب الماء إليه.
5.2 لماذا يتحرك الماء في هذا الاتجاه؟
- الماء «أكثر تركيزًا» (نسبة جزيئات الماء الحرة أعلى) في المحلول المخفف.
- وتعبر جزيئات الماء الغشاء في الاتجاهين طوال الوقت، لكن العدد العابر من الجانب المخفف أكبر من العابر من الجانب المركز (حيث تقلل جسيمات المذاب وجزيئات الماء المرتبطة بها عدد جزيئات الماء الحرة المصطدمة بالغشاء).
- فتكون الحركة الصافية نحو الجانب المركز حتى تتساوى التراكيز أو حتى يتولد على الجانب المركز ضغط (ارتفاع السائل أو الضغط الأسموزي) يوقف الحركة الصافية.
5.3 نموذج: تجربة الأنبوب U (وصف)
- أنبوب على شكل حرف U يفصل بين فرعيه غشاء شبه منفذ في الوسط.
- على اليسار ماء نقي، وعلى اليمين محلول سكر، وعند البدء يكونان بالمستوى نفسه.
- وبعد فترة يرتفع مستوى جانب المحلول وينخفض جانب الماء النقي: انتقل الماء بالأسموزية إلى الجانب المركز.
- ويولّد الارتفاع الإضافي للسائل ضغطًا يعادل في النهاية الضغط الأسموزي.
/eg_scientific_images_ordered_204/Dabour_Hub_EG/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AA%D9%83%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D9%84%D9%89___%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%A6%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%AF%D8%B1%D8%B3_1-4___%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5%D9%87%D8%A7_%28%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5_%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%85%D8%B9%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9%29/12._3_%D9%86%D9%85%D9%88%D8%B0%D8%AC___%D8%AA%D8%AC%D8%B1%D8%A8%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%86%D8%A8%D9%88%D8%A8_U_%28%D9%88%D8%B5%D9%81%29/%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9_%D9%81%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%86%D8%A8%D9%88%D8%A8_%D8%B0%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D8%B4%D8%B9%D8%A8%D8%AA%D9%8A%D9%86.png)
5.4 إضافة: حساب الضغط الأسموزي
للمحاليل المخففة: π = i M R T ، حيث M التركيز المولاري (mol/L) وR = 0.0821 L·atm/(mol·K) (أو 8.31 J/(mol·K)) وT درجة الحرارة بالكلفن.
مثال محلول (4). المسألة: أوجد الضغط الأسموزي عند 27°C لمحلول جلوكوز تركيزه 0.20 mol/L ولمحلول NaCl تركيزه 0.20 mol/L.
- الحل: T = 300 K.
- الجلوكوز: π = 1 × 0.20 × 0.0821 × 300 = 4.93 atm (≈ 5.0 × 10⁵ N/m²).
- NaCl: i = 2 ← π = 9.85 atm.
- وغشاء الخلية الفاصل بين هذين المحلولين سيرى الماء ينتقل من محلول الجلوكوز إلى محلول الملح.
5.5 الأسموزية في الخلايا الحية
الغشاء البلازمي شبه منفذ. ثلاث حالات لخلية توضع في محلول:
/eg_scientific_images_ordered_204/Dabour_Hub_EG/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AA%D9%83%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D9%84%D9%89___%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%A6%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%AF%D8%B1%D8%B3_1-4___%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5%D9%87%D8%A7_%28%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5_%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%85%D8%B9%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9%29/14._5_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9_%D9%81%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%84%D8%A7%D9%8A%D8%A7_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D9%8A%D8%A9/%D8%AA%D8%A3%D8%AB%D9%8A%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D8%AA%D9%88%D8%AA%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A_%D8%B9%D9%84%D9%89_%D9%83%D8%B1%D9%8A%D8%A7%D8%AA_%D8%A7%D9%84%D8%AF%D9%85.png)
/eg_scientific_images_ordered_204/Dabour_Hub_EG/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AA%D9%83%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D9%84%D9%89___%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%A6%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%AF%D8%B1%D8%B3_1-4___%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5%D9%87%D8%A7_%28%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5_%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%85%D8%B9%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9%29/14._5_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9_%D9%81%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%84%D8%A7%D9%8A%D8%A7_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D9%8A%D8%A9/%D9%81%D9%83%D8%B1%D8%A9_%D8%AA%D8%AD%D9%84%D9%8A%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A1_%D8%A8%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%83%D8%B3%D9%8A%D8%A9.png)
- يدخل الماء إلى الخلية
- تنتفخ وقد تنفجر
- تصبح منتفخة (ممتلئة) وهذا مفيد للدعم؛
- ويمنع جدار الخلية انفجارها
- لا حركة صافية
- طبيعية
- رخوة لكن طبيعية
- يخرج الماء من الخلية
- تنكمش
- ينفصل الغشاء عن الجدار (البلزمة) ويذبل النبات
أمثلة من الحياة والبيئة:
- تمليح الأغذية (الأسماك واللحوم والجبن والمخللات) يحفظها لأن البكتيريا في البيئة الشديدة الملوحة تفقد الماء بالأسموزية فتموت أو لا تستطيع النمو.
- شرب ماء البحر يزيد العطش: لأن ضغطه الأسموزي أعلى من سوائل الجسم، فيضطر الجسم إلى استخدام ماء إضافي للتخلص من الملح.
- جذور النباتات تمتص الماء بالأسموزية لأن عصارة الشعيرات الجذرية أكثر تركيزًا من ماء التربة. والتربة المسمدة بإفراط (ملح ذائب كثير) أو الري بماء مالح قد يعكس الانحدار فتفقد الجذور ماءها ويذبل النبات.
- الكائنات العذبة والبحرية تواجه مشكلتين أسموزيتين متعاكستين؛ وتكيفاتها (الفجوة المنقبضة والكلى واليوريا في أسماك القرش) هي موضوع الدرس 1-6.
- التحلية بالأسموزية العكسية: إذا طُبق ضغط أكبر من الضغط الأسموزي لماء البحر (نحو 27–30 atm) على جانب الماء المالح، دُفع الماء خلال الغشاء عكس الاتجاه الأسموزي الطبيعي وتُركت الأملاح. وتوفر هذه التقنية مياه الشرب لكثير من المدن الساحلية في مصر.
مثال محلول (5).
- المسألة: وُضعت كرية دم حمراء (مكافئها الأسموزي نحو 0.30 mol/L من الجسيمات) في: (أ) محلول NaCl تركيزه 0.15 mol/L (0.30 mol/L جسيمات)، (ب) ماء مقطر، (ج) محلول NaCl تركيزه 0.5 mol/L (1.0 mol/L جسيمات).
- صف السلوك.
- الحل: (أ) 0.15 mol/L من NaCl تعطي نحو 0.30 mol/L من الجسيمات: متساوي التوتر؛
- لا حركة صافية للماء وتحتفظ الخلية بشكلها (وهذا هو «المحلول الملحي الفسيولوجي»).
- (ب) الماء المقطر منخفض التوتر: يدخل الماء فتنتفخ الخلية وقد تنفجر.
- (ج) 1.0 mol/L جسيمات مرتفع التوتر: يخرج الماء فتنكمش الخلية وتتجعد.
🧪 أسئلة على هذه النقطة (27)
الأسموزية هي انتقال
الغشاء شبه المنفذ يسمح بمرور
يؤدي الضغط الأسموزي إلى انتشار الماء نحو المحلول
خلية دم حمراء وُضعت في ماء مقطر. ما الذي يحدث لها؟
خلية دم حمراء وُضعت في محلول مرتفع التركيز. ما الذي يحدث لها؟
عندما تفقد الخلية النباتية الماء فينفصل الغشاء البلازمي عن جدارها تسمى الظاهرة
تمنع الجدار الخلوي في الخلية النباتية
يحفظ تمليح الأسماك والجبن الأغذية لأن
شرب ماء البحر يزيد العطش لأن
تمتص جذور النباتات الماء من التربة بالأسموزية لأن عصارة الشعيرات الجذرية
الإفراط في التسميد قد يؤدي إلى ذبول النباتات لأن
تعتمد التحلية بالأسموزية العكسية على
عند فصل محلولين بغشاء شبه منفذ، يرتفع مستوى المحلول الأكثر تركيزًا لأن
1. [علّل] تنتفخ كرية الدم الحمراء وتنفجر في الماء المقطر.
اعرض الإجابة
لأن الماء المقطر منخفض التوتر بالنسبة لسيتوبلازم الخلية فيدخل الماء إليها بالأسموزية، وليس لها جدار يمنع الانفجار.
الغشاء البلازمي شبه منفذ.
2. [علّل] لا تنفجر الخلية النباتية عند وضعها في ماء مقطر.
اعرض الإجابة
لأن جدارها السليلوزي يقاوم التمدد فتصبح منتفخة فقط.
وهذا يدعم النبات.
3. [علّل] يذبل النبات عند ريّه بماء شديد الملوحة.
اعرض الإجابة
لأن ماء التربة يصبح أعلى تركيزًا من عصارة الجذر فيخرج الماء من الجذور بالأسموزية.
ينعكس اتجاه الحركة الأسموزية.
4. [علّل] يزيد شرب ماء البحر من شعور الإنسان بالعطش.
اعرض الإجابة
لأن ضغطه الأسموزي أعلى من سوائل الجسم، فيستهلك الجسم مزيدًا من الماء للتخلص من الأملاح الزائدة.
يفقد الجسم ماءً صافيًا.
5. [علّل] تحفظ الأغذية بالتمليح.
اعرض الإجابة
لأن الملح يخلق وسطًا مرتفع التوتر يسحب الماء من بكتيريا التلف فتتوقف عن النمو.
الأسموزية.
6. [عرّف] عرّف الأسموزية.
اعرض الإجابة
ظاهرة انتقال الماء من المحلول المخفف إلى المحلول المركز من خلال غشاء شبه منفذ يفصل بينهما.
تحدث في الخلايا الحية.
7. [عرّف] عرّف الضغط الأسموزي.
اعرض الإجابة
الضغط الناشئ في المحلول لاختلاف تركيز المادة المذابة بين أجزائه، ويؤدي إلى انتشار الماء من المحلول الأقل تركيزًا إلى الأعلى تركيزًا.
π = i M R T للمحاليل المخففة.
8. [قارن] قارن بين الوسط المنخفض التوتر والمتساوي التوتر والمرتفع التوتر من حيث حركة الماء وتأثيرها على خلية حيوانية.
اعرض الإجابة
منخفض التوتر: يدخل الماء وتنتفخ الخلية وقد تنفجر. متساوي التوتر: لا حركة صافية وتبقى طبيعية. مرتفع التوتر: يخرج الماء وتنكمش الخلية.
يتجه الماء نحو التركيز الأعلى.
9. [قارن] قارن بين الأسموزية والأسموزية العكسية.
اعرض الإجابة
- الأسموزية: ينتقل الماء تلقائيًا من المخفف إلى المركز.
- الأسموزية العكسية: يُدفع الماء من المركز إلى المخفف بتطبيق ضغط أكبر من الضغط الأسموزي، وتُستخدم في التحلية.
الاتجاهان متعاكسان.
الجزء الرابع — مسائل
10. [مسألة] احسب الضغط الأسموزي عند 27°C لمحلول جلوكوز تركيزه 0.1 mol/L.
اعرض الإجابة
≈ 2.46 atm
π = 1 × 0.1 × 0.0821 × 300 = 2.46 atm.
11. [مسألة] احسب الضغط الأسموزي عند 27°C لمحلول NaCl تركيزه 0.1 mol/L (i = 2).
اعرض الإجابة
≈ 4.93 atm
π = 2 × 0.1 × 0.0821 × 300 = 4.93 atm.
12. [مسألة] ما كتلة NaCl اللازمة لتحضير 200 mL من محلول تركيزه 0.5 mol/L؟
اعرض الإجابة
5.85 g
n = 0.5 × 0.2 = 0.1 mol ؛ الكتلة = 0.1 × 58.5 = 5.85 g.
13. [مسألة] محلول ملحي فسيولوجي تركيزه 9 g/L من NaCl. احسب تركيزه المولاري وتركيز الجسيمات الكلي (i = 2).
اعرض الإجابة
≈ 0.154 mol/L ؛ ≈ 0.308 mol/L
9 ÷ 58.5 = 0.154 ؛ × 2 = 0.308 وهو قريب من 0.30 mol/L المعادل لخلايا الدم.
14. [مسألة] ماء بحر يعادل محلول NaCl تركيزه 0.6 mol/L (i = 2) عند 25°C (298 K). احسب ضغطه الأسموزي التقريبي وفسّر دلالته في التحلية.
اعرض الإجابة
≈ 29.4 atm
π = 2 × 0.6 × 0.0821 × 298 = 29.4 atm؛ ويجب تطبيق ضغط أكبر منه في الأسموزية العكسية.
07 6. مقارنة الخواص الجمعية الأربع
- ينخفض
- قلة الجزيئات الحرة على السطح؛
- التجاذب مع المذاب
- الماء المالح يتبخر أبطأ من العذب
- ترتفع
- يجب رفع الضغط البخاري الأقل ليبلغ الضغط الجوي
- ماء المكرونة المملح يغلي أسخن قليلًا
- تنخفض
- المذاب يعوق تكوّن شبكة الجليد
- الملح على الطرق الجليدية؛
- تجمد ماء البحر قرب −1.9°C
- ينشأ بين محلولين مختلفي التركيز
- يعبر المذيب الغشاء شبه المنفذ نحو المحلول الأكثر تركيزًا
- الخلايا، امتصاص الجذور، الأغذية المملحة
وتعتمد الأربع جميعًا على عدد الجسيمات المذابة ولا تعتمد تقريبًا على هوية المذاب.
🧪 أسئلة على هذه النقطة (1)
عند زيادة الضغط الواقع على سطح الماء فإن درجة غليانه
08 7. الربط بالبيئة المائية
- التيارات والتنوع الحيوي. يذكر الكتاب أن المواد الذائبة تؤثر بشكل مباشر على خواص الماء «مما يؤدي إلى تغيرات في التيارات المائية وتنوع الكائنات الحية». فالملوحة تغير الكثافة فتحرك التيارات الرأسية (الدرس 1-3). وفي المصبات حيث يختلط ماء النهر بماء البحر تتغير الملوحة كثيرًا؛ ولا تزدهر فيها إلا الكائنات التي تتحمل تغيرات أسموزية كبيرة (كالبوري والأنقليس والسلمون).
- الملوحة والتجمد. بسبب الملح يبقى ماء البحر القطبي سائلًا حتى −1.9°C.
- التبخر والبحيرات المالحة. حين تفقد بحيرة الماء بالتبخر دون مخرج (كالبحر الميت وبحيرات وادي النطرون) يزداد تركيز المذاب حتى يشبع الماء؛ ويقل الضغط البخاري لمثل هذا المحلول الملحي فيبطؤ التبخر.
- التنظيم الأسموزي (الدرسان 1-6 و2-3) مجموعة الآليات التي تحفظ بها الكائنات توازن الماء والأملاح اعتمادًا على الأسموزية.
🧪 أسئلة على هذه النقطة (1)
المصبات النهرية لا يعيش فيها إلا كائنات تتحمل
09 7أ. مادة داعمة: التركيز والتشبع وتجارب بسيطة
7أ.1 أنواع المحاليل حسب التشبع
- محلول غير مشبع: يمكنه إذابة المزيد من المذاب عند تلك الدرجة.
- محلول مشبع: يحمل أقصى كمية من المذاب عند تلك الدرجة؛ وأي زيادة تبقى غير ذائبة وفي اتزان ديناميكي مع الجزء الذائب (معدل الذوبان = معدل التبلور — الاتزان الديناميكي نفسه الذي رأيناه في الضغط البخاري).
- محلول فوق مشبع: يحمل أكثر من الحد الأقصى المعتاد (يُحضَّر بتبريد حذر لمحلول مشبع ساخن)؛ وهو غير مستقر ويتبلور إذا اضطرب.
أثر الحرارة على الذوبانية.
- تزداد ذوبانية معظم المواد الصلبة بارتفاع الحرارة (نترات البوتاسيوم: نحو 13 g لكل 100 g ماء عند 0°C و32 g عند 20°C و110 g عند 60°C و247 g عند 100°C)، أما كلوريد الصوديوم فلا يتغير كثيرًا (35.7 g عند 0°C و39.1 g عند 100°C).
- وتقل ذوبانية الغازات بارتفاع الحرارة (الدرس 1-7).
- ولهذا تحمل البحيرة الدافئة أكسجينًا أقل لكنها تحمل معادن ذائبة أكثر.
7أ.2 طرق التعبير عن تركيز المحاليل المائية
- جرامات المذاب في 100 g من المحلول
- %
- مولات المذاب لكل لتر محلول
- mol/L
- مولات المذاب لكل كيلوجرام مذيب
- mol/kg
- mg من المذاب لكل kg (≈ لكل لتر) من المحلول
- mg/L
- جرامات الأملاح الذائبة لكل kg ماء
- g/kg أو ‰
أنواع المياه حسب الأملاح الذائبة:
- ماء عذب أقل من 500 ppm (0.05%) ، ماء مستحلب (مائل للملوحة) 1000–10 000 ppm ، ماء مالح أكثر من 10 000 ppm ، ماء البحر ≈ 35 000 ppm (3.5%) ، المحلول الملحي المركز أكثر من 50 000 ppm (والبحر الميت نحو 340 000 ppm).
مثال محلول (6).
- المسألة: أُذيب 5.85 g من NaCl في 94.15 g ماء (الكتلة الكلية 100 g).
- أوجد (أ) النسبة المئوية الكتلية، (ب) المولالية، (ج) درجتي التجمد والغليان المتوقعتين (سلوك مثالي).
- الحل: (أ) 5.85 ÷ 100 × 100 = 5.85%.
- (ب) n = 5.85 ÷ 58.5 = 0.100 mol ؛
- كتلة المذيب 0.09415 kg ؛
- m = 0.100 ÷ 0.09415 = 1.062 mol/kg.
- (ج) ΔT_f = 2 × 1.86 × 1.062 = 3.95°C ← درجة التجمد −3.95°C ؛
- ΔT_b = 2 × 0.512 × 1.062 = 1.09°C ← درجة الغليان 101.09°C.
7أ.3 المواد الإلكتروليتية وغير الإلكتروليتية
- الإلكتروليتات القوية (NaCl وKNO₃ وHCl وNaOH) تتفكك تمامًا إلى أيونات؛ تُوصّل محاليلها الكهرباء جيدًا وتكون i = 2 أو 3.
- الإلكتروليتات الضعيفة (حمض الأسيتيك ومحلول الأمونيا) تتأين جزئيًا؛ توصيلها ضعيف.
- غير الإلكتروليتات (السكر واليوريا والإيثانول) تذوب جزيئات ولا توصل؛ i = 1. ولأن التوصيل الكهربي للماء يزداد بزيادة الأيونات الذائبة، فإن جهاز قياس التوصيل أداة سريعة لتقدير الملوحة في الأنهار والبحيرات ومياه الري.
/eg_scientific_images_ordered_204/Dabour_Hub_EG/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AA%D9%83%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D9%84%D9%89___%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%A6%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%AF%D8%B1%D8%B3_1-4___%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5%D9%87%D8%A7_%28%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5_%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%85%D8%B9%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9%29/19._7%D8%A3.3_%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%88%D8%A7%D8%AF_%D8%A7%D9%84%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%84%D9%8A%D8%AA%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%BA%D9%8A%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%84%D9%8A%D8%AA%D9%8A%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D8%AA%D9%88%D8%B5%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D9%8A_%D9%84%D9%85%D8%AD%D9%84%D9%88%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%84%D8%AD_%D9%88%D9%85%D8%AD%D9%84%D9%88%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%B3%D9%83%D8%B1.png)
7أ.4 محلول أم غروي أم معلق؟
- أقل من 1 nm (جزيئات وأيونات)
- من 1 إلى 1000 nm
- أكبر من 1000 nm
- رائق متجانس
- عكر ويشتت الضوء (ظاهرة تندال)
- عكر ويترسب بالتسكين
- لا ينفصل
- لا ينفصل بورق ترشيح عادي
- ينفصل
- ماء البحر، محلول السكر
- اللبن، الطين العالق في النهر
- ماء النيل العكر في الفيضان
/eg_scientific_images_ordered_204/Dabour_Hub_EG/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AA%D9%83%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D9%84%D9%89___%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%A6%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%AF%D8%B1%D8%B3_1-4___%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5%D9%87%D8%A7_%28%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5_%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%85%D8%B9%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9%29/20._7%D8%A3.4_%D9%85%D8%AD%D9%84%D9%88%D9%84_%D8%A3%D9%85_%D8%BA%D8%B1%D9%88%D9%8A_%D8%A3%D9%85_%D9%85%D8%B9%D9%84%D9%82%D8%9F/%D9%81%D8%B5%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%B9%D9%84%D9%82_%D8%A8%D8%A7%D9%84%D8%AA%D8%B1%D8%B4%D9%8A%D8%AD.png)
/eg_scientific_images_ordered_204/Dabour_Hub_EG/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AA%D9%83%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D9%84%D9%89___%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%A6%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%AF%D8%B1%D8%B3_1-4___%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5%D9%87%D8%A7_%28%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5_%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%85%D8%B9%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9%29/20._7%D8%A3.4_%D9%85%D8%AD%D9%84%D9%88%D9%84_%D8%A3%D9%85_%D8%BA%D8%B1%D9%88%D9%8A_%D8%A3%D9%85_%D9%85%D8%B9%D9%84%D9%82%D8%9F/%D8%AA%D8%B1%D8%B3%D9%8A%D8%A8_%D8%AC%D8%B3%D9%8A%D9%85%D8%A7%D8%AA_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%B9%D9%84%D9%82_%D8%B9%D9%86%D8%AF_%D8%AA%D8%B1%D9%83%D9%87_%D8%B3%D8%A7%D9%83%D9%86%D8%A7.png)
/eg_scientific_images_ordered_204/Dabour_Hub_EG/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AA%D9%83%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9/%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D9%84%D9%89___%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%8A%D8%A6%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%AF%D8%B1%D8%B3_1-4___%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%84_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5%D9%87%D8%A7_%28%D8%A7%D9%84%D8%AE%D9%88%D8%A7%D8%B5_%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%85%D8%B9%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B3%D9%85%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%A9%29/20._7%D8%A3.4_%D9%85%D8%AD%D9%84%D9%88%D9%84_%D8%A3%D9%85_%D8%BA%D8%B1%D9%88%D9%8A_%D8%A3%D9%85_%D9%85%D8%B9%D9%84%D9%82%D8%9F/%D8%B8%D8%A7%D9%87%D8%B1%D8%A9_%D8%AA%D9%86%D8%AF%D8%A7%D9%84_%D9%81%D9%8A_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AE%D9%84%D9%88%D8%B7_%D8%A7%D9%84%D8%BA%D8%B1%D9%88%D9%8A.png)
وحدها المحاليل الحقيقية تبين الخواص الجمعية بالصورة البسيطة التي ندرسها هنا.
7أ.5 تجارب بسيطة (الهدف والطريقة والنتيجة المتوقعة)
- الأسموزية في شرائح البطاطس. الهدف: إثبات انتقال الماء بالأسموزية. الطريقة: قطّع ثلاث شرائح متساوية من البطاطس (الطول مقيس)، وضع واحدة في ماء مقطر وواحدة في محلول سكر (أو ملح) 0.5 mol/L وواحدة في محلول 2 mol/L لمدة 30 دقيقة، ثم قس الطول والكتلة مرة أخرى. النتيجة: الشريحة في الماء المقطر تزداد كتلتها وتصبح متماسكة (دخل الماء — انتفاخ)؛ والشريحة في المحلول القوي تفقد كتلة وتصبح لينة (خرج الماء — بلزمة)؛ والأوسطى يقل تغيرها إذا كان تركيزها قريبًا من تركيز خلايا البطاطس (متساوي التوتر). الاستنتاج: يتحرك الماء نحو المحلول الأكثر تركيزًا عبر أغشية الخلايا شبه المنفذة.
- أسموزية البيضة العارية. انقع بيضة نيئة في الخل يومًا لإذابة القشرة (CaCO₃ + 2CH₃COOH → Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂) فيبقى الغشاء شبه المنفذ. ضعها في ماء مقطر: تنتفخ؛ وفي شراب مركز: تنكمش.
- انخفاض درجة التجمد. حضّر أنبوبتي اختبار فيهما حجم متساوٍ من الماء: إحداهما نقية والأخرى بها ملعقة ملح. ضعهما في خليط من الجليد المجروش والملح (نحو −10°C) وسجل الحرارة كل 30 ثانية. النتيجة: يتجمد الماء النقي عند نحو 0°C مع ثبات في القراءة؛ ويظل المحلول الملحي سائلًا تحت 0°C ويتجمد لاحقًا عند درجة أقل.
- غليان محلول الملح. سخّن أحجامًا متساوية من الماء ومن ماء مالح قوي بميزان حرارة وسجل الدرجة الثابتة عند الغليان. النتيجة: يغلي المحلول الملحي أعلى قليلًا من 100°C (نحو 101–102°C للمحلول القوي).
🧪 أسئلة على هذه النقطة (21)
في البيئات المائية يكون المذيب عادةً هو
أي المحاليل الآتية له أكبر تأثير جمعي إذا كان تركيز كل منها 0.1 mol/L؟
يغلي الماء على قمة جبل مرتفع عند درجة
درجة غليان محلول ملح الطعام مقارنة بالماء النقي (عند الضغط نفسه)
المحلول الذي يمكنه إذابة مزيد من المذاب عند درجة حرارته يسمى
في المحلول المشبع يكون معدل الذوبان
ذوبانية معظم المواد الصلبة في الماء
ذوبانية الغازات في الماء
يُعد ماء النهر العكر في الفيضان
اللبن يعد من
أي المواد الآتية غير إلكتروليت؟
1. [علّل] ترتفع درجة غليان محلول ملح الطعام عن الماء النقي.
اعرض الإجابة
لأن الضغط البخاري للمحلول أقل، فيجب رفع الحرارة أكثر ليتساوى مع الضغط الجوي.
قوى التجاذب بين الأيونات وجزيئات الماء.
2. [علّل] ماء المكرونة المملح يغلي عند درجة أعلى قليلًا من 100°C.
اعرض الإجابة
لأن الملح الذائب يخفض الضغط البخاري للماء فترتفع درجة غليانه.
ارتفاع طفيف لأن التركيز منخفض.
3. [قارن] قارن بين الماء النقي ومحلول ملحي من حيث الضغط البخاري ودرجة الغليان ودرجة التجمد.
اعرض الإجابة
الماء النقي: ضغط بخاري أعلى، غليان 100°C، تجمد 0°C. المحلول الملحي: ضغط بخاري أقل، غليان أعلى من 100°C، تجمد أقل من 0°C.
بسبب جسيمات المذاب.
4. [قارن] قارن بين المحلول والغروي والمعلق من حيث حجم الجسيمات وإمكان الترشيح.
اعرض الإجابة
المحلول: أقل من 1 nm، لا ينفصل. الغروي: 1–1000 nm، لا ينفصل بورق ترشيح عادي. المعلق: أكبر من 1000 nm، ينفصل ويترسب.
مثال: ماء بحر / لبن / ماء النيل العكر.
5. [قارن] قارن بين المحلول المشبع وغير المشبع وفوق المشبع.
اعرض الإجابة
غير المشبع يذيب المزيد؛ المشبع يحمل أقصى كمية عند درجته؛ فوق المشبع يحمل أكثر من الحد المعتاد وهو غير مستقر.
يتبلور فوق المشبع عند الاضطراب.
6. [مسألة] أُذيب 29.25 g من NaCl في 500 g ماء. احسب التركيز المولالي ودرجتي التجمد والغليان (i = 2).
اعرض الإجابة
m = 1.0 mol/kg ؛ التجمد −3.72°C ؛ الغليان 101.02°C
n = 0.5 mol ؛ m = 0.5 ÷ 0.5 = 1.0 ؛ ΔT_f = 2 × 1.86 × 1 = 3.72 ؛ ΔT_b = 2 × 0.512 × 1 = 1.024.
7. [مسألة] أُذيب 90 g من الجلوكوز في 500 g ماء. احسب درجتي التجمد والغليان للمحلول.
اعرض الإجابة
التجمد −1.86°C ؛ الغليان 100.512°C
n = 0.5 mol ؛ m = 1.0 ؛ i = 1: ΔT_f = 1.86 ؛ ΔT_b = 0.512.
8. [مسألة] أُذيب 10 g من NaCl في 90 g من الماء. احسب النسبة المئوية الكتلية للملح في المحلول.
اعرض الإجابة
10%
10 ÷ (10 + 90) × 100 = 10%.
9. [مسألة] عينة من ماء البحر تحتوي 70 g من الأملاح في 2 kg ماء. احسب الملوحة (g/kg) وبالـ ppm.
اعرض الإجابة
35 g/kg ؛ 35 000 ppm
70 ÷ 2 = 35 g/kg = 35 000 mg/kg.
10. [مسألة] محلول مشبع من نترات البوتاسيوم عند 60°C يحتوي 110 g لكل 100 g ماء. إذا بُرّد 200 g ماء مشبع بالملح عند 60°C إلى 20°C حيث الذوبانية 32 g لكل 100 g ماء، فكم جرامًا يتبلور؟
اعرض الإجابة
156 g
المذاب عند 60°C = 220 g ؛ عند 20°C يظل 64 g ؛ المتبلور = 220 − 64 = 156 g.
10 8. ملخص
- خليط متجانس؛
- الماء هو المذيب المعتاد في الطبيعة
- تعتمد على عدد جسيمات المذاب غير المتطاير لا على نوعه
- ينخفض عند إذابة مذاب غير متطاير
- ثابتة للسائل النقي (دليل نقاء)؛
- ترتفع بزيادة الضغط الخارجي؛
- والمحاليل تغلي أعلى
- المحلول يتجمد أقل من الماء النقي؛
- تُستخدم في تمليح الطرق
- ينتقل الماء من المخفف إلى المركز عبر غشاء شبه منفذ
- ينشأ من اختلاف التركيز؛
- يتحرك الماء نحو الضغط الأسموزي الأعلى
11 9. أخطاء شائعة
- كتابة أن الماء ينتقل من المحلول المركز إلى المخفف. الصحيح العكس.
- الاعتقاد بأن كتلتين متساويتين من السكر والملح لهما التأثير الجمعي نفسه. قارن مولات الجسيمات؛ فـ NaCl يعطي جسيمين لكل وحدة صيغة.
- القول بأن درجة غليان الماء النقي 100°C دائمًا. إنها 100°C عند 1 atm فقط.
- الخلط بين «الضغط البخاري» و«الضغط الجوي». تبلغ درجة الغليان عندما يتساويان.
- كتابة «الخواص الجمعية تعتمد على نوع المذاب». إنها تعتمد على عدد الجسيمات.
🧪 أسئلة على هذه النقطة (1)
1. [مسألة] قارن بين التأثير الجمعي لـ 0.1 mol من كل من: الجلوكوز وNaCl وCaCl₂ في نفس الكتلة من الماء (احسب عدد مولات الجسيمات لكل منها).
اعرض الإجابة
الجلوكوز 0.1 mol جسيمات ؛ NaCl 0.2 mol ؛ CaCl₂ 0.3 mol ؛ فالنسبة 1 : 2 : 3
i = 1 و2 و3 على الترتيب.
اختبر نفسك على هذا الدرس
تم توزيع أسئلة بنك الدرس على نقاط الشرح أعلاه، وكل نقطة تحتها أسئلتها. ولحل البنك كاملًا في صفحة واحدة: