مخلوط یکنواخت (محلول): دنیای شگفتانگیز ذرات نامرئی
محلول چیست؟ از ذرات تا یکنواختی
یک محلول، نوع خاصی از مخلوط همگن است. همگن به این معنی است که شما نمیتوانید اجزای مختلف آن را از هم تشخیص دهید. مثلاً وقتی شکر را در آب حل میکنید، دیگر دانههای شکر دیده نمیشوند و کل مایع یکسان به نظر میرسد و یک مزه دارد. این برخلاف مخلوط ناهمگن، مانند سالاد ماکارونی، است که در آن همه چیز به راحتی قابل تشخیص است. هر محلول از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- حلّال (Solvent): جزء اصلی که معمولاً مقدار بیشتری دارد و ماده دیگر را در خود حل میکند. مانند آب در آبشکر.
- حلشونده (Solute): مادهای که در حلّال حل میشود و مقدار کمتری دارد. مانند شکر در آبشکر.
ذرات حلشونده آنقدر ریز هستند (در اندازه مولکول یا یون) که در سراسر حلّال به طور یکنواخت پخش میشوند و تهنشین نمیشوند. این ذرات حتی با میکروسکوپهای معمولی هم دیده نمیشوند.
انواع محلول: جامد، مایع و گاز
محلولها فقط به مایعات محدود نمیشوند. بسته به حالت فیزیکی حلّال و حلشونده، میتوانیم انواع مختلفی از محلولها داشته باشیم. هوایی که تنفس میکنیم یک محلول گازی است و آلیاژ برنج، یک محلول جامد است.
| حالت فیزیکی حلّال | حالت فیزیکی حلشونده | مثال روزمره |
|---|---|---|
| مایع | جامد | آب شکر، آب نمک |
| مایع | مایع | الکل در آب، سرکه |
| مایع | گاز | نوشابه گازدار (CO2 در آب) |
| گاز | گاز | هوا (O2, CO2 در نیتروژن) |
| جامد | جامد | آلیاژها (برنج: مس و روی) |
غلظت: چگالی ذرات در یک محلول
همه محلولها یکسان نیستند. مقدار مادهای که در یک حجم معین از حلّال حل شده است، غلظت نام دارد. یک روش ساده برای بیان غلظت، تقسیم جرم حلشونده بر حجم کل محلول است. فرمول آن به صورت زیر است:
$ \text{غلظت} = \dfrac{\text{جرم شونده حل (گرم)}}{\text{محلول حجم (لیتر)}} $
برای مثال، اگر 50 g نمک را در 1 L آب حل کنیم، غلظت محلول حاصل 50 g/L خواهد بود. به محلولی که حلشونده کمی دارد، رقیق و به محلولی که حلشونده زیادی دارد، غلیظ میگویند.
انحلال پذیری: چه مقدار میتوان حل کرد؟
حلّال ها نمیتوانند هر مقدار از هر مادهای را در خود حل کنند. به بیشترین مقدار از یک ماده که در مقدار معینی از حلّال در دمای خاصی حل میشود، انحلالپذیری میگویند. عوامل مختلفی بر انحلالپذیری تاثیر میگذارند:
- دما: برای بیشتر جامدات، با افزایش دما، انحلالپذیری در آب افزایش مییابد. به همین دلیل است که شکر در چای داغ خیلی سریعتر از آب سرد حل میشود. اما برای گازها، برعکس است. انحلالپذیری گازها با افزایش دما کاهش مییابد. به همین خاطر است که وقتی یک نوشابه را گرم میکنیم، سریعاً گاز خود (CO2) را از دست میدهد.
- نوع حلّال و حلشونده: یک قانون کلی وجود دارد که میگوید: "مانند، مانند را حل میکند". این یعنی مواد قطبی (مانند نمک و شکر) در حلّالهای قطبی (مانند آب) حل میشوند. مواد غیرقطبی (مانند روغن) در حلّالهای غیرقطبی (مانند بنزین) حل میشوند. به همین دلیل است که روغن در آب حل نمیشود.
محلولها در عمل: از آشپزخانه تا صنعت
محلولها در اطراف ما و در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند. در خانه، وقتی چای شیرین مینوشید یا با آب نمک غرغره میکنید، در حال استفاده از محلولها هستید. در پزشکی، بسیاری از داروها به صورت محلولهای تزریقی یا شربت ساخته میشوند تا جذب بدن شوند. سرمی که به بیماران تزریق میشود، یک محلول استریل از نمک و آب است. در صنعت، محلولها برای پاککنندگی (مانند مواد شوینده)، تولید محصولات شیمیایی و حتی استخراج فلزات از سنگ معدن استفاده میشوند. کشاورزان نیز از محلولهای کودهای شیمیایی در آب برای تغذیه بهتر گیاهان استفاده میکنند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1Solute (حلشونده): مادهای که در یک حلال حل میشود.
2Solvent (حلّال): مادهای که حلشونده را در خود حل میکند و معمولاً جزء عمده محلول است.
3Concentration (غلظت): مقدار ماده حلشده در یک حجم معین از حلال یا محلول.
4Solubility (انحلالپذیری): حداکثر مقدار از یک ماده که میتواند در مقدار معینی از حلال در شرایط خاص حل شود.
