الدرس الثاني: الماء والمخاليط (١)

المخلوط هو مزيج من مادتين أو أكثر مع احتفاظ كل مادة بخواصها الأصلية. تنقسم المخلوطات إلى غير متجانسة، مثل طبق السلطة أو المعلقات والغرويات، وإذا ذابت المواد تماما وانتشرت بانتظام تصبح محلولاً متجانساً يتكون من مذاب ومذيب مثل ملح الطعام والماء. لا تتغير كتلة المواد عند خلطها وفق قانون حفظ الكتلة. يمكن فصل مكونات المخلوط بطرق فيزيائية متعددة مثل المغناطيس، النخل، الطفو، الترشيح، والتبخير. مثال ذلك: خلط الرمل والماء وفصلهما بورقة الترشيح.

الفكرة الأساسية

المخلوط هو مزيج من مادتين مختلفتين أو أكثر تختلطان مع بعضهما مع احتفاظ كل مادة بخواصها الأصلية، ويمكن فصل مكوناته بطرق فيزيائية.

الشرح

عندما تخلط مواد معا، فإنها تشكل مخلوطا. انظر إلى طبق السلطة: يحتوي على طماطم وخيار وغير ذلك، وتبقى قطع الخضراوات محافظة على لونها وشكلها وطعمها. إذا أضفت ١٠٠ جرام من الملح إلى ١٠٠ جرام من الرمل، فإن الكتلة الكلية تصبح ٢٠٠ جرام، وهذا يحقق قانون حفظ الكتلة الذي ينص على أن الكتلة لا تزيد ولا تنقص في عملية إعداد المخلوطات.

تنقسم المخلوطات إلى نوعين رئيسيين:

1. المخلوط غير المتجانس: مثل السلطة، أو المعلق مثل الرمل والماء والزيت والماء، حيث ينفصل أجزاء المخلوط بمرور الوقت إذا ترك ساكنا وتحتاج لرج قبل الاستعمال. ومنه الغروي مثل الحليب والدم وكريم المخفوق، حيث تكون الدقائق مشتتة أو منتشرة خلال مادة أخرى مسببة منع مرور الضوء من خلاله، وتبدو المخلوطات الغروية غير متجانسة ولكنها تبدو متجانسة.
2. المحاليل المخلوط المتجانس: مثل محلول الملح في الماء. يبدو الملح كأنه اختفى لكنه موجود في الماء ومذاقه متساق في جميع أجزاء الكأس. يتكون المحلول من جزأين هما المذاب وهو المادة التي تذوب، والمذيب وهو المادة التي يذوب فيها المذاب. وعند إضافة كمية قليلة من السكر إلى الماء نحصل على محلول سكر مخفف، وإذا أضفنا المزيد تزيد نسبة المادة المذاب في المحلول ويعبر عن ذلك بتركيز السكر في المحلول زائد.

كما توجد السبائك وهي مخلوط مكون من فلز أو أكثر ممزوج مع مواد صلبة أخرى مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.

يمكن فصل المخلوطات بطرق فيزيائية تشمل:

• المغناطيسية: لاستخدام المغناطيس وفصل برادة الحديد عن مواد غير مغناطيسية.
• الفصل بالغربال النخل: لاستخدام الغربال أو المنخل لفصل مواد مختلفة الحجم.
• الطفو: صب السائل فطفو أشياء وتتبقى أخرى أسفل الإناء، مثل قطع الخشب فوق سطح الماء وترسب الصخور في القاع.
• الترشيح: باستخدام المرشح وورقة الترشيح لفصل الرمل عن الماء.
• التبخير: تسخين المحلول لتبخر المذيب ويبقى المذاب، مثل تبخر الماء من محلول الماء المالح وبقاء الملح.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا أردت فصل مخروط مكون من برادة الحديد ومسحوق الكبريت، فما الطريقة المناسبة؟ الخطوة الأولى: انظر إلى المخلوط وتذكر خواص كل مادة؛ برادة الحديد مادة مغناطيسية والكبريت مسحوق أصفر. الخطوة الثانية: أحضر مغناطيسا. الخطوة الثالثة: قرب المغناطيس من المخلوط، وستلاحظ أن برادة الحديد تنجذب نحو المغناطيس وتلتصق به. الخطوة الرابعة: يتبقى مسحوق الكبريت وحده في الإناء، وبذلك تمت عملية الفصل بنجاح دون تغيير خصائص المواد.

أخطاء شائعة

الخطأ: الاعتقاد بأن كتلة المخلوط تختلف عن مجموع كتل موادها الأصلية. الصحيح: كتلة المخلوط تساوي مجموع كتل مكوناته وفق قانون حفظ الكتلة. الخطأ: الاعتقاد بأن المذاب يختفي كليا ولا يمكن تذوقه في المحلول. الصحيح: المذاب لا يزال موجودا في المحلول ويمكن تذوق طعمه في جميع أجزاء الكأس.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: قارن بين المخلوط الغروي والمخلوط المعلق؟ الإجابة: المعلق مخلوط مكون من أجزاء ينفصل بعضها عن بعض بمرور الوقت إذا ترك ساكنا مثل الرمل والماء وتترسب دقائقه في القاع. أما الغروي فهو مخلوط تكون فيه الدقائق مشتتة أو منتشرة خلال مادة أخرى مسببة منع مرور الضوء من خلاله ولا تترسب ولا تذوب بل تبدو غير متجانسة لكنها تبدو متجانسة مثل الحليب.

السؤال الثاني: ما الطرق المستخدمة لفصل المخلوطات التي تم ذكرها في الدرس؟ الإجابة: المغناطيسية، الفصل بالغربال النخل، الطفو، الترشيح، والتبخير.