نشاط عملي يوّضح كيفية صنع محلولاً

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

كيفية صنع محلولاً الكيمياء

الأهداف

1- اختبار ما يحصل عندما تذوب المواد الصلبة.

2- اكتشاف كيفية تأثير درجة الحرارة على قابلية الذوبان.

 

الأدوات التي تحتاجها

1- كوب قياس

2- ماء

3- فنجان كبير مع صحنه

 

4- دفتر ملاحظات

5- قلم

6- ميزان حرارة

 

7- سكّر

8- ملعقة صغيرة 

9- إبريق (غلاية شاي)

 

خطوات العمل

1- املأ كوب القياس بماء بارد من صنبور الماء إلى أن يصل إلى علامة 1 باينت (500 مل) المحددة على تدريجات كوب القياس. استخدم هذا الماء لملء الفنجان بعناية إلى أن يصل الماء إلى حافته العليا. تستطيع معرفة كمية الماء التي صببتها في الفنجان من خلال التحقق من كمية الماء المتبقية في كوب القياس. سجل كمية الماء الموجودة في الفنجان على دفتر الملاحظات.

2- اغمس ميزان حرارة بعناية في الماء الذي يملأ الفنجان وسجل درجة الحرارة على دفتر ملاحظاتك.

3– ضع مقدار ملعقة من السكر بعناية في الماء. انتظر كي يذوب السكر في الماء، ثم كرر إضافة مقدار ملعقة من السكر عدة مرات مع الانتظار بين المرة والأخرى، ولكن انتبه كي لا يطفح الماء من حافة الفنجان.

4- عندما يطفح الماء أخيراً، سجل عدد ملاعق السكر التي أضفتها للماء.

5– كرر التجربة الآن باستخدام الكمية ذاتها من الماء الحار.

 

كي تحصل على سلسلة أوسع من النتائج، كرر التجربة باستخدام الماء عند درجات حرارة مختلفة. تستطيع بعد ذلك رسم جدول بياني لإظهار العلاقة بين درجة الحرارة وقابلية الذوبان.

وبإمكانك أيضاً تسجيل السرعة التي يذوب فيها السكر عند درجات حرارة مختلفة.

قد ترغب في محاولة إجراء التجربة البسيطة التالية كي تبين لك أن المادة الساخنة تحتل حيّزاً أكبر من المادة الباردة. قم بصهر قالب من الزبدة أو السمن النباتي إما في مقلاة أو في فرن الميكروويف، وذلك بوجود أحد الكبار معك.

 

اسكب الزبدة المنصهرة في إناء واستخدم قلم تحديد لوضع علامة على سطح الإناء الخارجي تبين المستوى الذي وصلت إليه الزبدة السائلة، أو بإمكانك سكب هذه الزبدة السائلة في الإناء بمنتهى العناية وصولاً إلى حافته العليا ثم ضعه في الثلاجة كي تبرد الزبدة وتصبح جامدة.

ستجد أن الزبدة الباردة قد تقلصت دون المستوى الذي حددته عندما كانت الزبدة المنصهرة ساخنة.

 

تحليل

لابدّ أنك رأيت في هذا النشاط أنه كلما ارتفعت درجة حرارة الماء، ذاب فيه المزيد من المادة المذابة. عندما ترتفع درجة حرارة الماء، تسبب الطاقة الزائدة من الحرارة تحريك الجزيئات بنشاط أكبر، ما يؤدي إلى ازدياد الفراغات بين هذه الجزيئات.

وبالتالي تستطيع كمية أكبر من الجزيئات المذابة أن تأخذ مكانها داخل الفراغات بين الجزيئات المذيبة.

هذه النقطة موضحة في نشاط المتابعة باستخدام الزبدة الساخنة والباردة، فالزبدة المسخنة السائلة تحتل حيزاً أكبر من الزبدة الجامدة الباردة لأن الجزيئات تصبح متباعدة أكثر في السائل ذي الحرارة الأعلى.

 

لابدّ أنك لاحظت أيضاً أن هناك حداً لكمية المادة المذابة التي ستذوب في المذيب مهما طال انتظارك خلال هذه الخطوة.

ومن الممكن أن تجد محلولاً يحوي أقصى كمية ممكنة من المادة المذابة التي يستطيع المذيب إذابتها عند درجة الحرارة هذه، ونقول عنه إنه محلول «مشبع».

 

إذا تركنا محلولاً حاراً ومشبعاً حتى يبرد، تقترب الجزيئات المذيبة من بعضها وتدفع المادة المذابة خارج المحلول، ما يجعله يظهر مجدداً كمادة جامدة، ويُطلق على هذه العملية اسم «الترسيب». يحدث الترسيب أيضاً في حال تبخر جزء من المذيب.

وخلال هذا التبخر لن يتبقى ما يكفي من المذيب كي يؤدي وظيفته مع المادة المذابة فيظهر الفائض منها من المحلول.

 

ما العمل إذا لم أتمكن من ملء الفنجان إلى حافته العليا من دون انسكاب الماء منه؟

لا تحتاج إلى ملء الفنجان إلى نهاية حافته العليا. وبدلاً من هذا، تستطيع استخدام قلم حبر ليفي الرأس لوضع علامة على الوجه الداخلي للفنجان، اطلب الإذن قبل استخدام الحبر على فنجان غالي الثمن، أو استخدم كوباً بلاستيكياً.

حدد علامة ثانية فوق مستوى العلامة الأولى مباشرة. املأ الفنجان وصولاً إلى أسفل العلامة الأولى (الأدنى)، ثم أضف السكر إلى أن يصل مستوى الماء إلى أسفل العلامة العليا.

 

محاليل دَبِقة

تكون الكثير من المواد اللاصقة فعالة لأنها على شكل محاليل، فالمادة المذيبة هي التي تجعل الصمغ سائلاً كي يتسنى نشره على السطوح المُراد لصقها، ثم تُترك لفترة قصيرة كي تتحقق عملية الالتصاق.

وذلك عندما تتبخر هذه المادة المذيبة (تتحول إلى غاز) مخلفة وراءها المادة المذابة التي تلصق الأجسام ببعضها.

إن مزج الماء مع الطحين هو طريقة أيضاً لصنع مادة لاصقة، حيث يكون الماء هو المذيب، والطحين المادة المذابة.

 

نصائح للسلامة

انتبه عند التعامل مع السوائل الحارّة. من الأفضل طلب مساعدة أحد الكبار. وانتبه أيضاً من انسكاب أي سائل، ولكن إن حصل ذلك، امسحه فوراً كي لا يتسبب في انزلاق الآخرين أو انزلاقك أنت.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]