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.