يسمى الماء في المحلول المائي
يُسمى الماء في المحلول المائي بالمذيب.
- ويُعرف المحلول المائي بأنه المحلول الذي يحتوي على المُذيب والمُذاب.
- والمذيب في المحلول المائي هو الماء، وعند كتابته في معادلة كيميائية فإنه يحصل على رمز (aq)، والمقصود بها كلمة مائي، وهي تصف الماء أو ما يشبهه، لأنه من المذيبات الدارجة في علم الكيمياء.
- ويُعد المحلول المائي خليط متجانس، ينتج عن ذوبان الأجسام الصلبة أو السائلة أو الغازية في الماء.
- وليست كل المواد قابلة للذوبان في الماء، فهناك بعض المواد التي لا تذوب فيه وتُسمى بالمواد الكارهة للماء أو المواد غير المائية.
- وعلى العكس، هناك مواد أخرى قابلة للذوبان في الماء وتُسمى المواد المحبة للماء أو المواد المائية، ومن أمثلتها ملح الطعام والذي يُطلق عليه كيميائيًا كلوريد الصوديوم، حيث تُصنف القواعد والأحماض بأنها من المحاليل المائية.
- والعامل الذي تتحدد على أساسه قدرة أي مادة على الذوبان في الماء، هو قدرة هذه المادة على معادلة أو تجاوز قوى التجاذب القوية التي تولدها جزيئات الماء بين بعضها البعض، وتُعد جزيئات المادة الراسبة في حال فقدان المادة قدرتها على الذوبان في الماء.
- وكلما ضعفت إلكتروليتات المحلول المائي، كلما قلت قدرته على توصيل التيار الكهربائي، والعكس صحيح، كلما زادت تلك الإلكتروليتات، كلما زادت قدرة المحلول المائي على توصيل التيار الكهربائي.
- ويمكن تعريف الإلكتروليتات بأنها مواد قابلة للذوبان في الماء، وفي نفس الوقت قادرة على الحفاظ على تماسك جزيئاتها فيه، وأبرز الأمثلة عليها السكر، الجليسرول، ميثيل سلفونيل ميثان، اليوريا.
- ومن أبرز الأمثلة على المحلول المائي: المياه المالحة، المطر الحمضي، الكولا، المحاليل الملحية، المحاليل الأساسية، المحاليل الحمضية.
- أما المحاليل غير المائية فهي المحاليل التي لا تحتوي على الماء، بالرغم من أنها سائلة، وأبرزها رابع كلوريد الكربون، الأسيتون، الزيوت النباتية.
- وإذ لم تذب المادة في الماء، فلا يُسمى هذا الخليط بالمحلول المائي، مثل خلط الرمل مع الماء.
المحلول الذي يكون فيه الماء هو المذيب هو المحلول
- المحلول الذي يكون فيه الماء هو المذيب هو المحلول المائي.
رمز المحلول المائي
- يُرمز إلى المحلول المائي بالرمز (aq).
مكونات المحلول المائي
يتكون المحلول المائي من عنصرين، وهما المذيب والمُذاب.
- يُطلق مصطلح المذيب على المادة السائلة، وفي الغالب تكون الماء.
- أما المُذاب فهو مُصطلح يُطلق على المادة التي تذوب في الماء، وقد تكون صلبة أو سائلة أو غازية.
- وكمية المادة المُذابة في كمية معينة من المحلول هي تركيز المحلول.
- أما ذائبية المحلول، فهو مصطلح يُطلق على أكبر كمية يمكن أن تذوب في 100 جرام من المذيب عند درجة حرارة معينة، وهي أيضًا تركيز المحلول المشبع عند درجة حرارة ما.
- ويُطلق مصطلح المحلول المشبع على المحلول الذي مهما زاد تحريكه فهو غير قادر على استيعاب المزيد من المادة المذابة عند نفس درجة الحرارة.
- أما المحلول غير المشبع، فهو المُصطلح التي يُطلق على المحلول الذي يحتاج إلى درجة حرارة معينة، حتى يستطيع المذيب إذابة كمية أكبر من المادة المذابة.
- وهناك محلول مفرط التشبع والذي يحتوي على كمية كبيرة من المادة المُذابة، والذي يحتاج إلى تقليل درجة الحرارة، لسرعة تبلور المذاب الإضافي.
- وتُحدد كميات المذيب والمذاب حسب نوع المادة، فإذا كان المحلول مائي، فيكون الماء هو المذيب، والمادة التي خُلطت معه هي المُذاب.
- أما إذا كان المحلول مكوناته سائلة عدا الماء، فيكون المذيب هو السائل الأكبر من حيث الحجم، والمُذاب هو السائل الأقل من حيث الحجم.
- وعند تحضير المحلول المائي، فهناك أدوات تُستخدم لأجل هذا الغرض وهي الميزان الحساس، قارورة غسيل، الدوارق.
- وعند تحضير المحلول، يجب أولًا استخدام الميزان الحساس في معرفة وزن المادة الصلبة ثم وضعها في الدورق الحجمي الذي يناسبها، ومن قارورة الغسيل يُضاف إلى المادة في الدورق القليل من الماء، ويُرج الدورق جيدًا حتى تذوب المادة الصلبة ثم يُضاف إليه الماء المقطر، حتى يصل إلى العلامة الموجودة في عنق الدورق، وبالسدادة يتم إغلاق الدورق ثم يُرج جيدًا حتى تذوب المادة الصلبة تمامًا، وينتج محلول متجانس.
- ويُستدل على حدوث التفاعل الكيميائي من خلال ملاحظة 3 علامات وهي حدوث تغير في اللون، تكّون الراسب في القاع، انطلاق الغاز.
أنواع المحاليل المائية الثلاثة
للتفاعلات مع المحاليل المائية 3 أنواع وهي:
- تفاعل المطر الحمضي: وهو الناتج من تفاعل الماء مع مادة صلبة، فتنتج مادة غير قابلة للذوبان يُطلق عليها اسم راسب، ومن أمثلة هذا النوع اختلاط نترات الرصاص مع يوديد البوتاسيوم، فينتج يوديد الرصاص، وهو مُنتج غير قابل للذوبان.
- تفاعل القاعدة الحمضية: وهي المعادلة الناتجة عن تفاعل الحمض والقاعدة، فالحمض يحتوي على أيونات هيدروجين موجبة، أما القاعدة فهي مادة تقبل أيونات الهيدروجين ناتجة أيونات هيدروكسيل سالبة في الماء، مثل التفاعل الذي يحدث بين حمض الهيدروكلوريك مع هيدروكسيد الصوديوم، فينتج الماء وكلوريد الصوديوم.
- تفاعلات الأكسدة والاختزال: يُطلق على عملية فقدان المادة الكيميائية للإلكترونات، فتكون إيجابية أكثر اسم الأكسدة، أما الاختزال فهو مُصطلح يطلق على عملية اكتساب المادة الكيميائية للإلكترونات، فتكون سالبة أكثر، هذا النوع من التفاعل الذي يحدث بين فلز ولا فلز، مثل تفاعل الصوديوم مع الكلور والذي ينتج كلوريد الصوديوم.
خصائص المحلول المائي
هناك العديد من الخصائص التي تميز المحلول المائي وهي:
- تزداد سرعة التفاعل إذا ذابت المركبات الأيونية في الماء، لأنها تلتقي وتتصادم وتتحد مع الأيونات الأخرى بسهولة عند تفككها إلى أيونات حرة، وبالتالي تزداد سرعة التفاعل بوجود الماء، وعلى سبيل المثال، فعند خلط مركبين أيونين دون أن يذوبا في الماء، فالنتيجة أنه لا تفاعل بينهما، وفي حال حدوث هذا التفاعل سيكون بطيئًا، ولكن تزداد سرعة التفاعل في حال إضافة الماء إلى الخليط.
- المحاليل المائية التي توصل التيار الكهربائي، تتفكك جزيئات موادها عند ذوبانها في الماء، فتصبح أيونات موجبة وأيونات سالبة وهي المواد الأيونية التي تتحرك داخل المحلول، أما المحاليل المائية التي لا توصل التيار الكهربائي فموادها مكونة من جزيئات غير مشحونة وهي المواد المُسماة بالمواد الجزيئية.
أنواع تفاعلات الماء
يحدث في الماء نوعان من التفاعلات وهما:
- تفاعلات الترسيب: يحدث هذا النوع من التفاعل عند خلط محلولين لمركبين أيونيين، فيصبح الناتج من هذا التفاعل هو مركب أيوني لا يذوب في الماء، بل يترسب في قاع وعاء التفاعل، وتحدث تلك العملية أيضًا عندما تتحد الأيونات الموجبة مع الأيونات السالبة، فينتج عن هذا الاتحاد مركب غير قابل للذوبان في الماء، أو مركب قليل الذوبان، ويتم اللجوء إلى طريقة الترشيح من أجل فصل المحلول عن المادة الصلبة التي ترسبت في القاع.
- التفاعلات المنتجة للغاز: وهو التفاعل الذي يحدث بين المواد الأيونية، ويُعد الغاز الصاعد هو دليل على حدوث التفاعل، وعند خلط مادتين مثل هيدروكسيد الصوديوم وكلوريد الأمونيوم، فيحدث تحلل لجزيئاتهما ليكونا أيونات بوجود ماء، ثم تصبح مواد جديدة عند اتحادهما مع بعضهما البعض، وتصبح لتلك المواد صفات جديدة.
