الحرارة لا تؤثر في معدل ذوبان المادة المذابة في المذيب، عادةً ما تعتمد قابلية ذوبان مادة مذابة معينة في مذيب معين على درجةالحرارة. تظهر العديد من الأملاح زيادة كبيرة في قابلية الذوبان مع درجة الحرارة.تظهر بعض المواد المذابة قابلية ذوبان مستقلة إلى حد ما عن درجة الحرارة. يصبح عددقليل منها ، مثل كبريتات السيريوم (III) ، أقل قابلية للذوبان فيالماء مع ارتفاع درجة الحرارة. يُشار أحيانًا إلى هذا الاعتماد على درجة الحرارةعلى أنه ذوبان رجعي أو عكسي.


المنظورالنظري


معزيادة درجة حرارة المحلول ، يزداد أيضًا متوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات التييتكون منها المحلول. تسمح هذه الزيادة في الطاقة الحركية لجزيئات المذيبات بتفكيكالجزيئات الذائبة بشكل أكثر فعالية والتي يتم تجميعها معًا بواسطة عوامل الجذب بينالجزيئات.
كمايزداد متوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات الذائبة مع زيادة درجة الحرارة ، ويزعزعاستقرار الحالة الصلبة. يؤدي الاهتزاز المتزايد (الطاقة الحركية) للجزيئات الذائبةإلى أن تكون أقل قدرة على التماسك معًا ، وبالتالي تذوب بسهولة أكبر.


التطبيقفي إعادة التبلور


تطبيقمفيد للذوبان هو إعادة التبلور. أثناء إعادة التبلور ، يتم تناول مادة غير نقية فيحجم مذيب عند درجة حرارة لا تذوب فيها ، ثم يتم تسخينها حتى تصبح قابلة للذوبان.تذوب الشوائب أيضًا ، ولكن عندما يتم تبريد المحلول ، غالبًا ما يكون من الممكنبلورة أو ترسيب المادة المرغوبة بشكل انتقائي في شكل أنقى.


ذوبانالغاز ودرجة الحرارة
تميلقابلية ذوبان الغاز في الماء إلى الانخفاض مع زيادة درجة الحرارة ، وتميل قابليةذوبان الغاز في مذيب عضوي إلى الزيادة مع زيادة درجة الحرارة.


أهدافالتعلم


تصبحالغازات المذابة في الماء أقل قابلية للذوبان مع زيادة درجة الحرارة.
تصبحالغازات المذابة في المذيبات العضوية أكثر قابلية للذوبان مع زيادة درجة الحرارة.
الأكسجينالمذاب في الماء مهم لبقاء الأسماك على قيد الحياة ، لذا فإن زيادة درجة الحرارة(وبالتالي تقليل الأكسجين المذاب في الماء) يمكن أن يسبب مشاكل للأسماك.
الذوبان: كمية المادة التي تذوب في كمية معينة من المذيب لتعطي محلول مشبع في ظل ظروفمحددة.
هناكعدة عوامل تؤثر على قابلية الذوبان للغازات: أحد هذه العوامل هو درجة الحرارة.بشكل عام ، تقل قابلية ذوبان الغاز في الماء مع زيادة درجة الحرارة: سيكون الماءالبارد قادرًا على الحصول على المزيد من الغاز المذاب فيه.


عواقبالاعتماد على درجة حرارة الذوبان في الغاز


عندماترتفع درجة حرارة نهر أو بحيرة أو مجرى ماء مرتفع بشكل غير طبيعي ، عادة بسببتصريف الماء الساخن من بعض العمليات الصناعية ، تنخفض قابلية ذوبان الأكسجين فيالماء.


نظرًالأن الأسماك والكائنات الحية الأخرى التي تعيش في المسطحات المائية الطبيعية يمكنأن تكون حساسة لتركيز الأكسجين في الماء ، فإن انخفاض مستويات الأكسجين المذاب قديكون له عواقب وخيمة على صحة النظم البيئية للمياه. في الحالات الشديدة ، يمكن أنتؤدي التغيرات في درجات الحرارة إلى نفوق الأسماك على نطاق واسع.


ذوبانالغاز في المذيبات العضوية


الاتجاهالقائل بأن قابلية الذوبان في الغاز تتناقص مع زيادة درجة الحرارة لا تصمد في جميعالحالات. في حين أنه ينطبق بشكل عام على الغازات المذابة في الماء ، فإن الغازاتالمذابة في المذيبات العضوية تميل إلى أن تصبح أكثر قابلية للذوبان مع زيادة درجةالحرارة.
هناكالعديد من الأسباب الجزيئية للتغير في قابلية ذوبان الغازات مع زيادة درجة الحرارة، وهذا هو السبب في عدم وجود اتجاه واحد مستقل عن الغاز والمذيب فيما إذا كانتالغازات ستصبح أكثر أو أقل قابلية للذوبان مع زيادة درجة الحرارة.


النقاطالرئيسية


بالنسبةللمراحل المكثفة (المواد الصلبة والسوائل) ، يكون الاعتماد على الضغط للذوبانضعيفًا عادةً ويتم إهماله في الممارسة العملية.
أوضحويليام هنري ، الكيميائي الإنجليزي ، أن قابلية ذوبان الغاز تزداد مع زيادة الضغط.
ستعتمدالزيادة في القابلية للذوبان على أساس الضغط على نوع الغاز الذي يتم إذابته ويجبتحديده تجريبياً لكل غاز.


الشروطالاساسية


الذوبان: كمية المادة التي تذوب في كمية معينة من المذيب لتعطي محلول مشبع في ظل ظروفمحددة.
التوازن: حالة التفاعل التي تكون فيها معدلات التفاعلات الأمامية والعكسية متساوية.
قانونهنري : ينص على أن قابلية ذوبان الغاز في السائل تتناسب طرديًا مع الضغط الجزئيللغاز فوق السائل.


تأثيرالضغط على الذوبان


بالنسبةللمواد الصلبة والسوائل ، والمعروفة باسم المراحل المكثفة ، يكون الاعتماد علىالضغط للذوبان عادة ضعيفًا وعادة ما يتم إهماله في الممارسة العملية. ومع ذلك ،فإن قابلية الذوبان للغازات تظهر تباينًا كبيرًا بناءً على الضغط. عادة ، يزدادالغاز في قابلية الذوبان مع زيادة الضغط. يمكن وصف هذا التأثير رياضيًا باستخداممعادلة تسمى قانون هنري.


قانونهنري


عندمايذوب الغاز في سائل، يكون للضغط تأثير مهم على قابلية الذوبان. أوضح ويليام هنري،الكيميائي الإنجليزي، أن قابلية ذوبان الغاز تزداد مع زيادة الضغط. اكتشف العلاقةالتالية:
فيهذه المعادلة ، C هو تركيز الغاز في المحلول ، وهو مقياس للذوبان ،k هو ثابت التناسب الذي تم تحديده تجريبياً ، وP الغاز هو الضغط الجزئي للغاز فوق المحلول. يجب تحديد ثابت التناسبتجريبياً لأن الزيادة في القابلية للذوبان ستعتمد على نوع الغاز الذي يتم إذابته.
ويليامهنري : مكتشف قانون هنري، الذي ينص على أن قابلية ذوبان الغاز في المذيب تتناسبطرديًا مع ضغط الغاز.
هناكبعض الأشياء التي يجب تذكرها عند العمل بهذا القانون:
يعملقانون هنري فقط إذا كانت الجزيئات في حالة توازن وإذا كانت نفس الجزيئات موجودة فيجميع أنحاء المحلول.
لاينطبق قانون هنري على الغازات التي تتعرض لضغوط عالية للغاية.
لاينطبق قانون هنري إذا كان هناك تفاعل كيميائي بين المذاب والمذيب. على سبيل المثال، يتفاعل حمض الهيدروكلوريك (ز) مع الماء في تفاعل التفكك ويؤثر على قابليةالذوبان ، لذلك لا يمكن استخدام قانون هنري في هذه الحالة.
إذاتم استخدام قانون هنري للإشارة إلى كيفية تغير التركيز مع الضغط ، يتم استخدامالمعادلة التالية:
إذا2.5 ضغط جوي من الضغط يتم تطبيقها على المشروبات الغازية، ما هو تركيز حلCO 2 ، نظرا ك = 29.76 لCO 2 ؟


تطبيقاتقابلية الذوبان في الغاز


لكييتنفس الغواصون في أعماق البحار تحت الماء ، يجب أن يستنشقوا هواء مضغوطًا للغايةفي المياه العميقة ، مما يؤدي إلى مزيد من ذوبان النيتروجين في دمائهم وأنسجتهمومفاصلهم. إذا عاد الغواص إلى السطح بسرعة كبيرة ، ينتشر غاز النيتروجين من الدمبسرعة كبيرة ، مما يسبب الألم وربما الموت. تُعرف هذه الحالة باسم"الانحناءات".
لمنعالانحناءات ، يجب أن يعود الغواص إلى السطح ببطء ، بحيث تتكيف الغازات مع الانخفاضالجزئي في الضغط وتنتشر بشكل أبطأ. يمكن للغواص أيضًا أن يتنفس خليطًا من غازالهيليوم والأكسجين المضغوط، لأن الهليوم لا يذوب في الدم مثل النيتروجين سوى خمس.
تحتالماء ، أجسامنا تشبه زجاجة الصودا تحت الضغط. تخيل إسقاط الزجاجة ومحاولة فتحها.لمنع فوران الصودا، تفتح الغطاء ببطء للسماح بانخفاض الضغط. على الأرض ، نتنفس 78في المائة من النيتروجين و 21 في المائة من الأكسجين، لكن أجسامنا تستخدم الأكسجينفي الغالب. عندما نكون تحت الماء، فإن الضغط المرتفع للمياه المحيطة بأجسامنايتسبب في تراكم النيتروجين في دمائنا وأنسجتنا.