الدرس: 4-5 تأثير المذاب غير المتطاير على بعض صفات المذيب

عرف الصفات الجمعية؟

هي الصفات الفيزيائية للمحلول التي تعتمد على عدد دقائق المذاب (التركيز) فقط وليس على نوع تلك الدقائق في كمية معينة من المذيب، وهي تتناسب طردياً معها بغض النظر عن الطبيعة الأيونية أو الجزيئية أو الشحنة أو الحجم، وتشمل الصفات الجمعية:

1. انخفاض الضغط البخاري للمذيب.
2. ارتفاع درجة غليان المذيب.
3. انخفاض درجة انجماد المذيب.
4. الضغط الأزموزي انخفاض الضغط البخاري للمذيب

انخفاض الضغط البخاري للمذيب:

لماذا تؤدي إضافة مذاب غير متطاير إلى المذيب إلى انخفاض الضغط البخاري له؟

يعتمد الضغط البخاري للسائل على مدى قابلية جزيئاته على الهروب من سطح السائل، وحيث أن المذاب سوف يشغل جزء من حجم المحلول، فإن جزيئات المذيب سوف تصبح أقل عند سطح سائل وبالتالي سيقل عدد الجزيئات التي تهرب منه فينخفض الضغط البخاري للمحلول.

ارتفاع درجة غليان المذيب:

لماذا تؤدي إضافة مذاب غير متطاير إلى المذيب إلى ارتفاع درجة غليانه؟

تعرف درجة الغليان بأنها درجة الحرارة التي يتساوى فيها الضغط البخاري للسائل مع الضغط الجوي، وبما أن وجود المذاب الغير المتطاير يؤدي إلى انخفاض الضغط البخاري للمذيب فإن المحلول يجب أن يسخن أكثر لرفع ضغطه البخاري للوصول إلى درجة الغليان.

اشتق العلاقه الخاصة بحساب مقدار الارتفاع في درجة الغليان عند إضافة مذاب غير متطاير إلى المذيب؟

حسب قانون راؤلت فإن ارتفاع درجة الغليان $\mathrm{\Delta }{\mathbf{T}}_{\mathbf{b}}$ مذيب ما يتناسب طردياً مع مولالية m المحلول:

$\begin{array}{r}\mathrm{\Delta }{\mathbf{T}}_{\mathbf{b}}\propto \mathbf{m}\\ \mathrm{\Delta }{\mathbf{T}}_{\mathbf{b}}=K_b\mathbf{m}\end{array} ---\left(1\right)$

K_b: ثابت الارتفاع في درجة الغليان المولالي.

$\mathrm{m}=\frac{n_{\mathit{\text{مذاب }}}}{m_{\text{مذيب }}} \Rightarrow n=\frac{m}{M}\Rightarrow m=\frac{{\displaystyle m_{\mathit{\text{مذاب }}}\mathit{/}{M}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}{{\displaystyle m_{\text{مذيب }}}}$

نحول وزن المذيب من الكيلوغرام إلى الغرام وذلك بالقسمة على 1000:

وبالتعويض في المعادلة (1) وإعادة ترتيبها تحصل على:

${\mathrm{\Delta T}}_b=K_b\times \frac{{\displaystyle \mathit{1000}x{m}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}{{\displaystyle m_{\mathit{\text{مذيب }}}x\mathit{ }{M}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}$

وحداته: ${}^{\circ }\mathrm{C}/\mathbf{m}$

عند إذابة 0.15g من مادة في 15g من مذيب ترتفع درجة غليانه بمقدار 0.216c عن درجة غليان المذيب النقي، ما الكتلة المولية للمذاب إذا علمت أن ثابت ارتفاع درجة الغليان المولالي للمذيب = 2.16c؟

${\mathrm{\Delta T}}_b=K_b\times \frac{{\displaystyle \mathit{1000}x{m}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}{{\displaystyle m_{\mathit{\text{مذيب }}}x\mathit{ }{M}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}\Rightarrow M_{\mathit{\text{مذاب }}}\mathit{=}{K}_{\mathit{b}}\times \frac{{\displaystyle 1000x{m}_{\text{مذاب }}}}{{\displaystyle m_{\text{مذيب }}x {\mathrm{\Delta T}}_b}}$

${\mathrm{\Delta T}}_{\mathit{b}}=K_{\mathit{b}}\times \frac{{\displaystyle \mathit{1000}x{m}_{\mathit{\text{مذيب }}}}}{{\displaystyle m_{\mathit{\text{مذاب }}}x\mathit{ }{M}_{\mathit{\text{مذيب }}}}}$

$M_{\text{من }}=2.16\times \frac{1000\times 0.15}{15\times 0.216}\Rightarrow M_{\text{مذاب }}=100\mathrm{g}/\mathrm{mol}$

انخفاض درجة انجماد المذيب:

عرف درجة الانجماد، ووضح باختصار كيفية حدوث عملية الانجماد؟

تعرف درجة الانجماد بأنها درجة الحرارة التي يصبح فيها طورا المادة الصلبة والسائلة في حالة اتزان، عند انخفاض درجة الحرارة نقل الطاقة الحركية وتقترب الجزيئات من بعضها وتزداد قوى التجاذب بينهما وعندما تصبح قوى التجاذب تلك أكبر من القوة اللازمة للتغلب على الطاقة الحركية يحدث الانجماد.

لماذا تؤدي إضافة مذاب غير متطاير إلى المذيب إلى انخفاض درجة انجماده؟

إن وجود جزيئات المذاب الغير المتطاير في المحلول يؤدي إلى ابتعاد جزيئات المذيب عن بعضها أكثر فيما لوكان لوحده، وبالتالي يجب خفض درجة الحرارة أكثر لجعل جزيئات المذيب تقترب من بعضها أكثر لحصول عملية الانجماد.

اشتق العلاقه الخاصة بحساب مقدار الانخفاض في درجة الانجماد عند إضافة مذاب غير متطاير إلى المذيب؟

حسب قانون راؤلت فإن الانخفاض في درجة الانجماد $\mathrm{\Delta }{\mathbf{T}}_{\mathbf{b}}$ مذيب ما يتناسب طردياً مع مولالية m المحلول:

$\begin{array}{r}{\mathrm{\Delta T}}_{\mathrm{f}}\propto \mathbf{m}\\ {\mathrm{\Delta T}}_{\mathrm{f}}=K_f\mathbf{m}\end{array} ---\left(1\right)$

K_b: ثابت الارتفاع في درجة الغليان المولالي.

$\mathrm{m}=\frac{n_{\mathit{\text{مذاب }}}}{m_{\text{مذيب }}} \Rightarrow n=\frac{m}{M}\Rightarrow m=\frac{{\displaystyle m_{\mathit{\text{مذاب }}}\mathit{/}{M}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}{{\displaystyle m_{\text{مذيب }}}}$

نحول وزن المذيب من الكيلوغرام إلى الغرام وذلك بالقسمة على 1000:

$m=\frac{{\displaystyle m_{\mathit{\text{مذاب }}}\mathit{/}{M}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}{{\displaystyle m_{\text{مذيب /1000}}}}$

وبالتعويض في المعادلة (1) وإعادة ترتيبها تحصل على:

${\mathrm{\Delta T}}_{\mathit{f}}=K_{\mathit{f}}\times \frac{{\displaystyle \mathit{1000}x{m}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}{{\displaystyle m_{\mathit{\text{مذيب }}}x\mathit{ }{M}_{\mathit{\text{مذاب }}}}}$

وحداته: ${}^{\circ }\mathrm{C}/\mathbf{m}$

ما درجة انجماد محلول مائي ذي تركيز 0.5m لمذاب غير إلكتروليتي، علماً أن درجة الانجماد المولالي للماء: 1.86C / m؟

$\begin{array}{r}{\mathrm{\Delta T}}_{\mathrm{f}}=K_f\mathrm{m}\\ {\mathrm{\Delta T}}_{\mathrm{f}}=1.86\times 0.5\Rightarrow {\mathrm{\Delta T}}_{\mathrm{f}}={0.093}^{\circ }\mathrm{C}\end{array}$

• درجة انجماد المحلول - درجة الجماد المذيب النقي $\mathrm{\Delta }{\mathbf{T}}_{\mathrm{f}}=$
• درجة انجماد المحلول - 0=0.093
• درجة انجماد المحلول = 0.093c-

الضغط الأزموزي:

عرف الأزموزية (التناضح)؟

عملية تلقائية تمر فيها جزيئات المذيب خلال غشاء شبه ناضح (يسمح بمرور جزيئات المذيب ولا يسمح بمرور جزيئات المذاب) يفصل بين محلولين من المحلول ذي التركيز الواطيء إلى المحلول ذي التركيز العالي من المذاب.

عرف الضغط الأزموزي؟

هو الضغط الهيدروستاتيكي المتولد نتيجة عبور جزيئات المذيب (حسب ظاهرة الأزموزية) عبر غشاء نصف ناضح من التركيز الواطيء إلى التركيز العالي من المذاب، وعندما يصل إلى مقدار معين فإنه سوف يعمل على دفع جزيئات المذيب وجعلها تمر من خلال الغشاء نفسه ولكن بعكس الاتجاه.

علام يعتمد الضغط الأزموزي، وكيف يمكن حسابه رياضياً؟

يعتمد الضغط الأزموزي على عدد (وليس نوع جزيئات المذاب) الموجودة في المحلول ولذلك يعتبر من الصفات الجمعية.

$\mathrm{PV}=\mathrm{nRT}\Rightarrow \mathrm{P}=\frac{nRT}{V}$

فإذا افترضنا أن الضعط الأزموزي هو: $\pi$

$\pi =\text{ MRT }\iff \frac{n}{M}=M$

لماذا يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى زيادة الضغط الأزموزي؟

لأن ارتفاع درجة الحرارة يزيد من الطاقة الحركية للجزيئات مما يؤدي إلى زيادة التصادمات مع جدران الغشاء في وحدة الزمن.

لماذا يؤدي زيادة التركيز إلى زيادة الضغط الأزموزي؟

لأن زيادة التركيز يعني زيادة عدد جزيئات المذاب التي تصطدم بالغشاء من كلا الجهتين، بالإضافة إلى ازدياد القوة الدافعة لحركة جزيئات المذيب بالاتجاه الذي يقلل من الفرق بالتركيز

ماذا نستفيد من ظاهرة الأزموزية في حياتنا اليومية؟

يستفاد من ظاهرة الأزموزية في صناعة أجهزة تحلية المياه R.O، حيث يتم تسليط ضغط معين على المحلول (ماء مالح) يؤدي إلى تناضح المذيب (الماء النقي) والخالي من الأملاح بالاتجاه المعاكس لاتجاه الأزموزية من التركيز العالي للأملاح إلى التركيز الواطيء (ماء حلو).