تبخیر محلول و اسراری که در دل آب پنهان است
اساس علمی تبخیر محلول
فرض کنید یک لیوان آب نمک دارید. در این مخلوط، نمک (که یک کانی است) به طور کامل در آب حل شده و یک محلول یکنواخت ایجاد کرده است. اگر این محلول را به آرامی حرارت دهید یا در معرض هوای گرم قرار دهید، مولکولهای آب انرژی میگیرند و از سطح مایع جدا میشوند (تبخیر میشوند) و به هوا میروند. با ادامه این روند، مقدار آب کمتر و کمتر میشود، اما نمک حلشده جایی برای رفتن ندارد. در نتیجه، محلول غلیظتر و اشباع میشود.
چند روش اصلی تشکیل کانیها
تبخیر محلول تنها یکی از راههای تشکیل کانیها در طبیعت است. درک تفاوت آن با سایر روشها به ما کمک میکند تا نقش آب و حرارت را بهتر بشناسیم.
| روش تشکیل | شرح فرآیند | نمونه کانی تشکیلشده |
|---|---|---|
| تبخیر محلولهای فراسیرشده | تبخیر آب و باقی ماندن و تبلور مواد حلشده. | نمک طعام (هالیت)، گچ (ژیپس). |
| سرد شدن مواد مذاب | تبلور کانیها هنگام سرد شدن ماگما یا گدازه آتشفشانی. | کوارتز، فِلِدسپات. |
| تأثیر گرما، فشار و محلولهای داغ | تغییر کانیهای قبلی تحت شرایط شدید درون زمین. | گرافیت (در مداد). |
همانطور که در جدول میبینید، کانیهایی مثل نمک و گچ که در گذشته در دریاچههای کمعمق و گرم تشکیل شدهاند، مستقیماً نتیجه تبخیر آب دریا و تبلور مواد معدنی حلشده در آن هستند. این کانیها امروزه نشانهای از شرایط آبوهوایی گرم و خشک در گذشته زمین محسوب میشوند.
تبخیر محلول در خانه، طبیعت و صنعت
شما هر روز شاهد مثالهایی از این فرآیید در اطراف خود هستید، بدون آن که شاید به علم پشت آن فکر کرده باشید:
۱. تهیه نمک خوراکی: این شناختهشدهترین مثال است. در کارگاههای سنتی، آب دریا را به حوضچههای بزرگی میبرند. گرمای خورشید به تدریج آب را تبخیر میکند و در نهایت بلورهای نمک برجای میماند. این یک نمونه کامل از تشکیل کانی هالیت از طریق تبخیر است.
۲. خشک شدن لباسها روی بند: وقتی لباس خیس را آویزان میکنید، آب موجود در پارچه تبخیر میشود و به هوا میرود. در این مورد، تنها آب تبخیر میشود و چیزی به عنوان بلور جامد باقی نمیماند، اما اصل فرآیند «خروج حلال» یکسان است.
۳. خشک شدن گودالهای آب بعد از باران: گرمای خورشید یا باد باعث تبخیر آب جمعشده در گودالها میشود. اگر آن آب حاوی خاک یا مواد معدنی محلول بود، پس از تبخیر کامل، رسوباتی از خود بر جای میگذارد.
۴. در صنعت: از این روش نه تنها برای تولید نمک، بلکه برای جداسازی و خالصسازی بسیاری از مواد مانند قند، مواد شیمیایی خاص و حتی در برخی روشهای تصفیه آب استفاده میشود. در صنعت، گاهی برای سرعت بخشیدن به کار، محلول را در دستگاههای ویژهای به نام تبخیرکننده یا کریستالایزر حرارت میدهند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. تبخیر یک فرآیند سطحی و آرام است که در هر دمایی رخ میدهد (مانند خشک شدن لباس). اما جوشیدن، فرآیندی سریع و در دمای خاصی (نقطه جوش) است که در تمام حجم مایع حباب تشکیل میشود. هر دو میتوانند منجر به جدا شدن حلال شوند.
پاسخ: خیر. آب دریا مخلوطی از بسیاری مواد معدنی است. نمک طعام (سدیم کلرید) به دلیل مقدار زیاد، اصلیترین محصول است. اما مواد دیگری مانند پتاسیم و منیزیم نیز در رسوبات باقی میمانند. در صنعت میتوان این مواد را از هم جدا کرد.
پاسخ: خیر. طبق تعریف علمی، کانی باید منشأ طبیعی داشته باشد، جامد و بلوری باشد و ترکیب شیمیایی نسبتاً ثابتی داشته باشد. بنابراین، شکر یا قهوهای که از تبخیر آب باقی میماند کانی نیستند. اما نمک طبیعی که از دریا به دست میآید، یک کانی است.
پاورقی
1کانی (Mineral): مواد جامد، طبیعی، متبلور و غیرآلی با ترکیب شیمیایی نسبتاً ثابت.
2بلور (Crystal): جسم جامدی که اتمهای آن به صورت منظم و در الگوهای تکرارشونده در سه بعد چیده شده باشند.
3حلال (Solvent): بخش مایع یک محلول که ماده دیگر را در خود حل میکند (مانند آب در آب نمک).
4محلول فراسیرشده (Supersaturated Solution): محلولی که مقدار ماده حلشده در آن، بیش از حدی است که در حالت عادی در دما و فشار موجود میتواند حل بماند.
5تبلور یا کریستالیزاسیون (Crystallization): فرآیند تشکیل بلورهای جامد از یک محلول.
