المحلول فوق المشبع Supersaturated solution .. كيف يحضر و ما الأمثلة عليه؟
بحكم التعريف ، المحـلول فوق المشـبع أو المحـلول مفرط التشبع أو محلول فائق التشبع هو محلول كيميائي يحتوي على مادة مذابة أكثر مما يمكن أن يتحمله المذيب. بمعنى آخر ، يحتوي المحـلول فوق المشـبع على مادة مذابة أكثر من المحـلول المشبع بحد ذاته. وتسمى عملية تحضير محلول فوق المشـبع (مفرط التشبع) بعملية فوق التشبع أو فرط التشبع supersaturation . و في الأغلب يكون فوق التشبع عبارة عن مادة صلبة مذابة في مذيب سائل ، ولكن المصطلح ينطبق أيضًا على الغازات في السوائل ومخاليط الغازات أيضا .
كيفية تحضير محلول فوق مشبع
يحتوي المحـلول المشبع على أقصى قدر من المذاب الي تم تذويبه في مذيب مناسب و حصل فيه حالة من الإتزان. أما المحـلول فوق المشـبع فإنه يحتوي على كمية من المادة المذابة أكثر من تلك الموجودة في المحـلول المشبع. في الأساس ، يمكنك تحضير محلول فوق مشبع عن طريق التحكم في قابلية المادة المذابة للذوبان في المذيب. وتعتمد قابلية الذوبان على عدة عوامل ، لكن أسهلها هو التحكم في درجة الحرارة.
وعادة ، تزداد القابلية للذوبان مع درجة الحرارة. فكلما زادت درجة الحرارة (في حالة تذويب مادة صلبة في سائل مناسب) زادت قابلة ذوبان المادة الصلبة .
و في حالات خاصة قد تقل قابلية الذوبان للمادة الصلبة مع درجة الحرارة. على سبيل المثال ، تصبح كبريتات الصوديوم أو ملح الجلوبر (Na2SO4) أقل قابلية للذوبان مع زيادة درجة الحرارة .
و يكون محلول فوق المشـبع في حالة من الاستقرار من حيث أنه يحافظ على تركيزه في ظل ظروف محددة ، ولكنه ليس في حالة إتزان مع المذيب. و بمجرد أن يتغلب المحـلول على الحاجز الديناميكي الحراري المطلوب لتغيير الطور، فإنه ينتقل من فوق مشبع إلى مشبع. كما تتبلور بعض المحاليل فوق المشـبعة تلقائيًا عند تعرضها لحالة من عدم الاستقرار. وفي كثير من الأحيان تؤدي إضافة بذرة بلورية إلى محلول فوق مشبع إلى تبلور ذلك المحلول.
و هنا يجب الانتباه إلى كون عملية التبلور تلك تعمل فقط على التقليل من تركيز المحلول إلى النقطة التي يكون فيها المحلول في حالة إتزان. ففي هذه الحالة أصبح المحلول مشبعا. لذلك ، لا يمكنك إزالة كل المذاب من المحلول عن طريق التبلور.
أما بالنسبة للمحاليل التي تتضمن غازات ، غالبًا ما تنطوي عملية فوق التشبع على الضغط. فزيادة الضغط بشكل عام يزيد من قابلية الذوبان، كما يسمح التحكم بالضغط بعناية بإيجاد محاليل فائقة التشبع.
أمثلة على الحلول المفرطة التشبع
نظرًا لأنها غير مستقرة ، فقد تعتقد أن المحاليل فوق المشبـعة نادرة. ومع ذلك ، هناك العديد من الأمثلة في الحياة اليومية.
- السكريات الموجودة في العسل الصافي تكون فوق مشبعة. فالبلورات تتشكل ببطء عند درجة حرارة الغرفة ، على الرغم من أنه يمكنك إزالة السكر من المحلول بسرعة إذا قمت بتبريد العسل.
- ثاني أكسيد الكربون يكون فائق التشبع في المشروبات الغازية. في هذه الحالة ، يدفع الضغط كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون إلى المذيب (الماء) أكثر مما يذوب عادةً. يو ؤدي فتح العلبة إلى تحرير الضغط ويسمح لبعض ثاني أكسيد الكربون المذاب بالخروج على شكل فقاعات غازية.
استخدامات المحاليل فوق المشبعة
- تساعد على نمو البلورات (تكبير البلورات)، سواء من أجل المتعة أو لدراسة التركيب البلوري.
- يعد التبلور من محلول فوق مشبع إحدى الطرق لزيادة نقاوة المادة الكيميائية من الملوثات.
- بعض الأدوية تكون فوق مشبعة في المذيب للسماح بجرعات دقيقة أو توصيل الأدوية التي لها قابلية منخفضة للذوبان في الماء فقط.
- تعتبر دراسة فوق تشبع الأكسجين في الماء مؤشرا على نشاط التمثيل الضوئي وصحة النظام البيئي.
المصدر :
- الموسوعة العلمية الكيميائية للأستاذ أكرم العلي
- www.sciencenotes.org
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 و من بينها تطبيق ملصقات الجـدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصـر على حدة (اللغة العربية).
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2
