الذوبان على مستوى الجسيمات – الإماهة و«الشبيه يذيب الشبيه» والمحتوى الحراري للذوبان

ماذا تعرض

الذوبان تنافس بين قوى التجاذب. تذوب المادة الصلبة عندما يعوّض التجاذب بين جسيمات المذاب وجسيمات المذيب عن كسر التجاذب بين جسيمات المذاب نفسها وجزء من التجاذب بين جسيمات المذيب. تحيط ثنائيات القطب في الماء بالأيونات (قوى أيون–ثنائي القطب) وبالجزيئات القطبية (روابط هيدروجينية)، بينما يمتزج اليود غير القطبي بالهكسان غير القطبي: الشبيه يذيب الشبيه. والمحتوى الحراري للذوبان هو الفرق الصغير بين المحتوى الحراري لتفكك الشبكة والمحتوى الحراري للإماهة، لذا قد يكون موجبًا أو سالبًا؛ ثم يحسم تغير الإنتروبيا، عبر ΔG = ΔH − TΔS، ما إذا كان الذوبان تلقائيًا.

طريقة الاستخدام

في شاشة «الجسيمات» اختر «المذاب» و«المذيب»، واضغط +10 g حتى تبقى مادة صلبة غير ذائبة، ثم حرّك منزلق «درجة الحرارة» واقرأ الذائبية من المنحنى. قارن NaCl في الماء وفي الهكسان، واليود في المذيبين. في شاشة «طاقة الذوبان» اختر كل «ملح»، وقارن الدورة بقيمة ΔsolH المقيسة، وغيّر «درجة الحرارة» لتتابع إشارة ΔG، ثم اضغط «أضف الملح وحرّك» و«سجّل» لحساب ΔsolH من ΔT.

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة الجسيمات, طاقة الذوبان
• المذاب (الجسيمات) NaCl (كلوريد الصوديوم), KNO₃ (نترات البوتاسيوم), C₁₂H₂₂O₁₁ (السكروز), I₂ (اليود)
• المذيب (الجسيمات) الماء (H₂O), الهكسان (C₆H₁₄)
• درجة الحرارة 0–100 °C
• المذاب المضاف لكل 100 g من المذيب 0–600 g
• الملح (الطاقة) NaCl (كلوريد الصوديوم), KCl (كلوريد البوتاسيوم), LiCl (كلوريد الليثيوم), CaCl₂ (كلوريد الكالسيوم), KNO₃ (نترات البوتاسيوم), NH₄NO₃ (نترات الأمونيوم)
• كتلة الملح في المسعر الحراري 1–20 g

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يذوب كلوريد الصوديوم في الماء ولا يذوب في الهكسان؟
2. لماذا يمكن لملح مثل نترات الأمونيوم أن يذوب تلقائيًا مع أن ذوبانه ماص للحرارة؟
3. لماذا تكون قيمة المحتوى الحراري للذوبان المحسوبة من الدورة أقل موثوقية من القيمة المقيسة؟