میزان حلشدن: چقدر از یک ماده میتواند در آب حل شود؟
حلشدن یعنی چه؟ یک تعریف ساده
وقتی مقداری نمک یا شکر را در آب هم میزنیم، ذرههای ریز آن از دید ما ناپدید میشوند و در سرتاسر آب پخش میشوند. به این فرآیند حلشدن میگوییم. در این اتفاق، مادهای که حل میشود (مثل شکر) را مادهٔ حلشونده۵ و مایعی که حل کردن را انجام میدهد (مثل آب) را حلال۶ مینامیم. محلول به مخلوط یکنواختی گفته میشود که از حل شدن این دو درست شده است.
اما یک سؤال مهم: آیا میتوانیم هر مقدار از مادهٔ حلشونده را در یک مقدار معین حلال حل کنیم؟ جواب خیر است. هر حلال، در شرایط یکسان، فقط میتواند مقدار مشخصی از یک مادهٔ حلشونده را در خود حل کند. به این حد نهایی، میزان حلشدن یا حلالیت گفته میشود. وقتی به این حد برسیم، میگوییم محلول اشباع۷ شده است.
چه چیزهایی روی میزان حلشدن تأثیر میگذارند؟
میزان حلشدن یک ماده ثابت نیست و تحت تأثیر چند عامل مهم تغییر میکند. سه عامل اصلی را با هم بررسی میکنیم:
| عامل | تأثیر بر حلالیت مواد جامد در مایع | تأثیر بر حلالیت گازها در مایع | مثال ملموس |
|---|---|---|---|
| دما | معمولاً با افزایش دما، حلالیت افزایش مییابد. | با افزایش دما، حلالیت کاهش مییابد. | حل کردن شکر در چای داغ راحتتر از آب سرد است. نوشابهٔ گرم، گاز کمتری دارد. |
| نوع ماده | حلالیت مواد مختلف در یک حلال ثابت، کاملاً متفاوت است. | گازهای مختلف حلالیت متفاوتی در یک حلال دارند. | نمک خوراکی خیلی در آب حل میشود اما شن و ماسه اصلاً حل نمیشود. |
| همزدن | بر روی میزان حلالیت تأثیر نمیگذارد، اما سرعت حل شدن را زیاد میکند. | معمولاً باعث خروج گاز از محلول میشود. | هم زدن، قند را سریعتر در چای پخش میکند اما قند بیشتری نسبت به حالت بدون همزدن حل نمیشود. |
توجه کنید که اثر دما بر حلالیت گازها برعکس مواد جامد است. دلیل اینکه نوشابهٔ گازدار وقتی گرم میشود بیمزه میشود، همین است: گاز $CO_2$ (دیاکسید کربن) در دمای بالاتر کمتر در آب حل میشود و از نوشابه خارج میشود.
محلولهای مختلف را چگونه از هم تشخیص دهیم؟
بر اساس میزان حلشوندگی، محلولها را به سه دسته اصلی تقسیم میکنیم:
محلول سیرنشده : محلولی که میتوان مقدار بیشتری از مادهٔ حلشونده را در آن حل کرد. مثلاً یک لیوان آب که فقط یک قاشق شکر در آن حل شده است.
محلول اشباع : محلولی که به حد نهایی حلالیت رسیده و دیگر نمیتوان مادهٔ حلشوندهٔ بیشتری را در آن حل کرد. اگر مقداری از ماده را به آن اضافه کنیم، در ته ظرف باقی میماند.
محلول فراسیرشده : محلولی که مقدار مادهٔ حلشونده در آن، بیشتر از حالت اشباع است! این حالت ناپایدار است و با یک تحریک کوچک (مثل تکان دادن یا اضافه کردن یک ذرهٔ کوچک)، مادهٔ اضافی به سرعت از محلول جدا میشود. تهیهٔ آبنبات چوبی از شربت قند غلیظ، یک مثال از این حالت است.
میزان حلشدن در آشپزخانه و زندگی ما
این مفهوم فقط در آزمایشگاهها کاربرد ندارد، بلکه بخشی از زندگی روزمرهٔ ماست:
۱. پختن غذا و شیرینی: وقتی مربا درست میکنیم، شکر را در آب میوه حرارت میدهیم. حرارت دادن، حلالیت شکر در آب را افزایش میدهد و باعث میشود مقدار بسیار زیادی شکر در مقدار کمی آب حل شود و شربت غلیظی تشکیل دهد. اگر همین کار را در دمای اتاق انجام دهیم، موفق نمیشویم.
۲. تهیهٔ نوشیدنیها: وقتی پودر کاکائو یا قهوه را در آب داغ میریزیم، به دلیل حلالیت بیشتر در دمای بالا، بهتر و سریعتر حل میشود. از طرف دیگر، برای گازدار کردن نوشابه، گاز $CO_2$ را تحت فشار بالا و دمای پایین در آب حل میکنند تا حلالیت آن زیاد شود.
۳. کارهای خانه: برای از بین بردن جرمهای آهکی کتری (که از نمکهای کلسیم تشکیل شدهاند)، از جوهر لیمو یا سرکه استفاده میکنیم. این مواد اسیدی، حلالیت این نمکها را در آب افزایش میدهند و آنها را حل میکنند.
پرسشهای مهم و باورهای نادرست
پاورقی
۱ میزان حلشدن (Solubility)
۲ حلالیت (Solubility)
۳ دما (Temperature)
۴ نوع ماده (Nature of Solute and Solvent)
۵ مادهٔ حلشونده (Solute)
۶ حلال (Solvent)
۷ اشباع (Saturated)
