الخصائص المترابطة للمحاليل -0- Colligative properties

الخصائص المترابطة للمحاليل -0- Colligative properties

الخصائص الجامعة للمحاليل

الخواص الجامعة للمحاليل

في الكيمياء ، الخصائص المترابطـة للمحاليـل (الخصـائص المجمعـة أو الخصائص التجميعية) Colligative properties هي ميزة للمحـاليل الكيميائية التي تعتمد على عدد الجسيمات المذابة مقارنة بعدد جزيئات المذيب ، وليس على هويتها الكيميائية و لكن و بالوقت ذاته تعتمد الخصائص المترابطـة على طبيعة المذيب.

فالخصائص المترابطـة الأربعة هي انخفاض درجة التجمد ، وارتفاع درجة الغليان ، و خفض ضغط البخار  و أخيرا الضغط الاسموزي.

فالخصائص المترابطـة تنطبق على جميع المحاليـل و لكن المعادلات المستخدمة لحسابها تنطبق فقط على المحاليـل المثالية أو المحاليـل الضعيفة لمذاب غير متطاير تم إذابته في مذيب متطاير. يتطلب الأمر صيغًا رياضية أكثر تعقيدًا لحساب الخصائص المتـرابطة للمواد المذابة المتطايرة. و يتناسب حجم الخاصية المترابطة عكسياً مع الكتلة المولية للمذاب.

إن بعض الخصائص الفيزيائية للمحـاليل تختللف بصورة هامة عن تلك للمذيب النقي . فمثلا يتجمد الماء النقي عند درجة حرارة الصفر ، بينما المحـاليل المائية تتجمد عند درجات حرارة أقل. فمثلا يتم إضافة مادة جلايكول الأيثيلين إلى رادييتر السيارة كمادة مانعة للتجمد لتخفيض درجة التجمد للمحلول. كما يعمل نفس المحلول على رفع درجة غليان المحلـول مقارنة مع درجة غليان الماء.

 

كيف تعمل الخصائص الترابطية

يؤدي إذابة المذاب في المذيب إلى إدخال جزيئات إضافية بين جزيئات المذيب. و هذا الأمر يقلل من تركيز المذيب لكل وحدة حجم ، مما يخفف المذيب بشكل أساسي. و يعتمد التأثير على عدد الجسيمات الإضافية الموجودة ، وليس على هويتها الكيميائية. على سبيل المثال ، ينتج عن إذابة كلوريد الصوديوم (NaCl) جُسيْميْن (أحدهما أيون الصوديوم  واحد و أيون كلوريد واحد) ، بينما ينتج عن إذابة كلوريد الكالسيوم (CaCl₂) ثلاثة جسيمات (أيون الكالسيوم واحد و أيونين من الكلوريد).

و بافتراض أن كلا الملحين قابلان للذوبان تمامًا في مذيب ، فإن كلوريد الكالسيوم له تأثير أكبر على الخصائص المترابطـة للمحلـول أكثر من كلوريد الصوديوم. لذلك ، فإن إضافة قليل من كلوريد الكالسيوم إلى الماء يقلل من درجة التجمد ، ويزيد من درجة الغليان ، ويخفض ضغط البخار ، ويغير الضغط الاسموزي أكثر من إضافة قليل من كلوريد الصوديوم إلى الماء.

هذا هو السبب في أن كلوريد الكالسيوم يعمل كعامل إزالة الجليد عند درجات حرارة المنخفضة جدا أفضل من كلوريد الصوديوم .

قانون الخصائص المترابطة للمحاليل Colligative properties:

ينص قانون الخصائص المترابطة بأن درجة التجمد ، درجة الغليان و الضغط البخاري للمحلول تختلف من تلك للمذيب النقي بنسبة تتناسب طرديا مع التركيز المولي للمذاب . و تعتمد الخواص المترابطة على عدد أو تركيز جزيئات المذاب و ليس على نوع المذاب بحد ذاته. فعند إذابة مادة غير متطايرة في مذيب قد يحدث:

1 – انخفاض في الضغط البخاري للمذيب ، أو

2 – انخفاض في درجة تجمد المذيب ،أو

3 – ارتفاع في درجة غليان المذيب ،أو

4- اكتساب المحلول خاصية الضغط الأسموزي.

و الضغط البخاري للمحلول المائي ينخفض بإضافة المزيد من المذاب و بالتالي تسبـب في ارتفاع درجة الغليان ( الارتفاع في درجة لغليان ) ، و ذلك بسبب كون التفاعلات بين جزيئات المذيب- المذاب تعمل على رفع تركيز جزيئات المذاب غير المتطايرة مما يحول من تبخرها و تطايرها.

و درجة التجمد للمحلول تنخفض أيضا بإضافة المزيد من المذاب ( الانخفاض في درجة التجمد ) ، و يساوي الانخفاض في درجة التجمد ΔT_f مضروبا في سالب ثابت انخفاض درجة التجمد المولية مضروبة بالكسر المولي للمذاب .

ΔT_f = – K_f × m

و يحصل على الكمية الموجبة للزيادة في درجة التجمد مقارنة للمذيب النقي ΔT_f من خلال طرح درجة تجمد المحلول من درجة تجمد المذيب النفي.

ΔT_f = T_{Pure Solvent} – T_solution

و يمكن لتفاعلات المذاب غير المتطاير مع المذيب أن تجعل من درجة غليان المحلول أعلى من درجة غليان المذيب النقي . فعند درجة الغليان الاعتيادية للسائل النقي يكون الضغط البخاري أقل من 1 ضغط جوي، و لكن للحصول على ضغط جوي أعلى من 1 نحتاج إلى درجة حرارة عالية و بالتالي تكون درجة الغليان للمحلول أعلى منها للسائل النقي. و الارتفاع في درجة الغليان ΔT_b يساوي ثابت ارتفاع درجة الغليان المولالي K_b مضروبا بالكسر المولي للمذاب m .

ΔT_b = K_b × m

و يحصل على الكمية الموجبة للزيادة في درجة الغليان مقارنة للمذيب النقي ΔT_b من خلال طرح درجة غليان المذيب النفي من درجة غليان المحلول.

ΔT_b = T_Solution – T_{Pure Solvent}

 

قيم الارتفاع في درجة الحرارة المولية و الانخفاض في درجة الحرارة المولية لعدد من المركبات

 

 

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :

 

مقالات قد تفيدك :