مخلوط: جهان درهمآمیختهی اطراف ما
مخلوط چیست؟ تعریف ساده و مثالهای آشنا
بیایید با یک مثال ساده شروع کنیم. یک کاسه سالاد را تصور کنید. در این کاسه گوجهفرنگی، خیار، کاهو و... وجود دارد. شما به راحتی میتوانید با چنگال یک تکه خیار را جدا کرده و میل کنید. این یک مخلوط است. در واقع، هر یک از مواد داخل سالاد، طعم، رنگ و بافت خاص خود را حفظ کردهاند و تنها در یک جا کنار هم قرار گرفتهاند. در علم شیمی، به چنین ترکیبی که مواد سازندهی آن خواص شیمیایی4 خود را از دست نداده و میتوان آنها را با روشهای فیزیکی5 (مثل دست چیدن، صاف کردن، آهنربا) از هم جدا کرد، مخلوط میگوییم.
این درست نقطهی مقابل ترکیب شیمیایی6 است. در ترکیب شیمیایی (مثل آب ($H_2O$))، مواد اولیه خواص خود را از دست داده و مادهی کاملاً جدیدی با خواص متفاوت تشکیل میدهند که جداسازی اجزای آن سخت است. پس به یاد داشته باشید: در مخلوط، مواد فقط مهمان یک ظرف مشترک هستند.
انواع مخلوط: همگن در مقابل ناهمگن
همهی مخلوطها شبیه هم نیستند. دانشمندان آنها را بر اساس یکنواختی به دو دستهی اصلی تقسیم میکنند.
| نوع مخلوط | تعریف و ویژگی | مثالهای ملموس |
|---|---|---|
|
مخلوط ناهمگن7
غیریکنواخت |
اجزای تشکیلدهنده به طور یکنواخت پخش نشدهاند و با چشم غیرمسلح یا ذرهبین میتوان آنها را از هم تشخیص داد. معمولاً بیش از یک فاز8 دارند. | سالاد، خاک و ماسه، گرانیت (سنگ خارا)، آب و روغن، آب و شن، بتن. |
|
مخلوط همگن9
یکنواخت |
اجزای تشکیلدهنده به طور یکنواخت و در سطح مولکولی در هم آمیختهاند. در تمام نقاط آن خواص یکسان است و فقط یک فاز دیده میشود. به آن محلول10 هم میگویند. | آب نمک، هوا، آلیاژهایی مثل برنج و فولاد، شکر حل شده در آب، نوشابه (گازدار). |
گاهی تشخیص همگن یا ناهمگن بودن یک مخلوط به وضوح نمونه بستگی دارد. مثلاً شیر تازه، در نگاه اول یکنواخت به نظر میرسد (همگن)، اما اگر مدتی بماند، چربیهای آن جدا شده و به صورت لایهای روی آن جمع میشود که نشاندهندهی ناهمگن بودن آن است. به چنین مخلوطهایی که در حد واسط این دو دسته قرار میگیرند، کلوئید11 میگویند.
چگونه اجزای یک مخلوط را از هم جدا کنیم؟
از آنجا که در مخلوطها ترکیب شیمیایی جدیدی رخ نداده، میتوان با استفاده از تفاوت در خواص فیزیکی مواد سازنده، آنها را از هم جدا کرد. انتخاب روش به نوع مخلوط (جامد در مایع، مایع در مایع و...) بستگی دارد.
| روش جداسازی | اصل کار (تفاوت فیزیکی) | مثال کاربردی |
|---|---|---|
| صاف کردن (فیلتراسیون) | تفاوت در اندازهی ذرات (جامد از مایع یا گاز) | جدا کردن تفاله چای با صافی، تصفیهی آب با فیلترهای شنی. |
| تبخیر و میعان | تفاوت در نقطه جوش | به دست آوردن نمک از آب دریا (تبخیر)، تقطیر آب برای تهیه آب مقطر. |
| تیغهبرداری (دکانته کردن) | تفاوت در چگالی و عدم حل شدن | ریختن آب بالای برنج خیس شده، جدا کردن روغن از آب. |
| جدا کردن با آهنربا | خاصیت مغناطیسی | جدا کردن برادههای آهن از مخلوط خاکاره و آهن. |
| کروماتوگرافی | تفاوت در سرعت حرکت اجزا بر روی یک سطح جاذب | جدا کردن رنگهای مختلف موجود در جوهر خودکار بر روی کاغذ صافی. |
مخلوطها: قهرمانان ناشناخته زندگی روزمره
اگر دقیق نگاه کنیم، تقریباً همهچیز در اطراف ما یک مخلوط است. هوایی که تنفس میکنیم، مخلوط همگنی از گازهای نیتروژن ($N_2$)، اکسیژن ($O_2$) و گازهای دیگر است. آب لولهکشی، یک محلول (مخلوط همگن) از آب و املاح معدنی مفید است. بسیاری از غذاها مخلوط هستند: سوپ (ناهمگن)، شربت آبلیمو (همگن پس از حل شدن شکر)، و حتی نان که از مخلوط کردن آرد، آب، خمیرمایه و نمک به دست میآید.
در صنعت نیز مخلوطها نقش کلیدی دارند. آلیاژها که مخلوط همگن فلزات هستند، خواص بهتری ایجاد میکنند. مثلاً فولاد (آهن + کربن) محکمتر از آهن خالص است. داروها اغلب به صورت مخلوط (قرص یا شربت) ساخته میشوند تا هم مؤثر باشند و هم مصرف راحتتری داشته باشند. جداسازی نفت خام (یک مخلوط ناهمگن پیچیده) در پالایشگاه به محصولاتی مانند بنزین، گازوئیل و نفتسفید منجر میشود که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 مخلوط (Mixture): ترکیب فیزیکی دو یا چند ماده خالص که هر یک خواص شیمیایی خود را حفظ میکنند.
2 انواع مخلوط (Types of Mixtures): دستهبندی کلی مخلوطها بر اساس یکنواختی به همگن و ناهمگن.
3 روشهای جداسازی (Separation Methods): فرآیندهای فیزیکی برای جدا کردن اجزای یک مخلوط.
4 خواص شیمیایی (Chemical Properties): ویژگیهایی که در جریان یک واکنش شیمیایی مشاهده میشوند، مانند اشتعالپذیری.
5 روشهای فیزیکی (Physical Methods): روشهایی که در آنها ساختار شیمیایی ماده تغییر نمیکند، مانند خرد کردن یا ذوب.
6 ترکیب شیمیایی (Chemical Compound): مادهای خالص که از اتصال اتمهای دو یا چند عنصر مختلف به نسبت معین تشکیل شده است.
7 مخلوط ناهمگن (Heterogeneous Mixture): مخلوطی که اجزای آن به طور یکنواخت پخش نشده و مرز بین اجزا قابل تشخیص است.
8 فاز (Phase): بخشی از یک سیستم که از نظر ترکیب و خواص فیزیکی در تمام نقاط یکنواخت است و مرز مشخصی با سایر بخشها دارد.
9 مخلوط همگن (Homogeneous Mixture): مخلوطی که اجزای آن در سطح مولکولی به طور یکنواخت آمیخته شده و خواص آن در تمام نقاط یکسان است.
10 محلول (Solution): مخلوط همگن یک ماده حلشونده در یک حلال. معمولاً به مخلوطهای همگن مایع اطلاق میشود.
11 کلوئید (Colloid): مخلوطی که ذرات یک ماده به طور یکنواخت در مادهی دیگر پخش شدهاند، اما اندازه ذرات بزرگتر از محلولهاست و نور را پراکنده میکنند (مانند شیر).
