مركب السكروز له تأثير أكبر من مركب كلوريد الصوديوم في الخواص الجامعة صواب خطأ
يبحث الطلاب عن إجابة سؤال «مركب السكروز له تأثير أكبر من مركب كلوريد الصوديوم في الخواص الجامعة.. صواب أم خطأ؟»، ضمن أسئلة الكيمياء التي تتناول خواص المحاليل والخواص الجامعة، والعوامل التي تحدد مقدار تأثير المذاب في هذه الخواص.
وتأتي الإجابة الصحيحة عن السؤال: خطأ، لأن كلوريد الصوديوم له تأثير أكبر من السكروز في الخواص الجامعة عند مقارنة المحاليل ذات التركيز نفسه، ويرجع ذلك إلى اختلاف سلوك كل مركب عند ذوبانه في الماء.
مركب السكروز له تأثير أكبر من مركب كلوريد الصوديوم في الخواص الجامعة.. صواب أم خطأ؟
الخواص الجامعة هي خواص للمحاليل تعتمد على عدد جسيمات المذاب الموجودة في المحلول، وليس على نوع هذه الجسيمات في الأساس.
ومن أهم الخواص الجامعة خفض ضغط البخار، وارتفاع درجة الغليان، وانخفاض درجة التجمد، والضغط الأسموزي.
ويعني ذلك أن زيادة عدد الجسيمات المذابة في كمية معينة من المذيب تؤدي إلى زيادة تأثير المذاب في الخواص الجامعة.
ماذا يحدث عند ذوبان السكروز في الماء؟
السكروز مركب جزيئي تساهمي، وعند ذوبانه في الماء تنتشر جزيئاته بين جزيئات الماء، لكنه لا يتفكك إلى أيونات.
فإذا ذاب مول واحد من السكروز في الماء، فإنه يعطي في المحلول نحو مول واحد من جسيمات السكروز، ولذلك يكون عامل فانتهوف له، في الحالة المثالية، مساويا تقريبا لـ 1.
ويمكن التعبير عن ذلك بصورة مبسطة:
C₁₂H₂₂O₁₁ → C₁₂H₂₂O₁₁
أي أن جزيء السكروز يبقى جزيئا واحدا في المحلول.
ماذا يحدث عند ذوبان كلوريد الصوديوم؟
يختلف كلوريد الصوديوم عن السكروز لأنه مركب أيوني.
وعند ذوبانه في الماء، يتفكك إلى أيونات الصوديوم وأيونات الكلوريد، وفقا للمعادلة:
NaCl → Na⁺ + Cl⁻
وبذلك ينتج عن ذوبان وحدة واحدة من كلوريد الصوديوم جسيمان أيونيان في المحلول، في الحالة المثالية.
ولهذا يكون عامل فانتهوف لكلوريد الصوديوم قريبا من 2 في المحاليل المخففة، مع ملاحظة أن القيمة الفعلية قد تختلف عن ذلك بسبب التآثرات بين الأيونات.
لماذا يكون تأثير كلوريد الصوديوم أكبر؟
يرتبط تأثير الخواص الجامعة بعدد الجسيمات الموجودة في المحلول.
وعند إذابة الكمية المولية نفسها من السكروز وكلوريد الصوديوم، يعطي السكروز جزيئات لا تتفكك، بينما يعطي كلوريد الصوديوم أيونات متعددة.
ولهذا يكون عدد الجسيمات الناتجة عن كلوريد الصوديوم أكبر، وبالتالي يكون تأثيره في الخواص الجامعة أكبر، عند ثبات الظروف والتركيز.
فعلى سبيل المثال، إذا افترضنا إذابة مول واحد من كل مركب في ظروف مثالية، فإن مول السكروز يعطي نحو مول واحد من الجسيمات، بينما يعطي مول كلوريد الصوديوم نحو مولين من الأيونات.
تأثير عدد الجسيمات في درجة الغليان والتجمد
يظهر تأثير الخواص الجامعة في ظواهر مثل ارتفاع درجة غليان المحلول وانخفاض درجة تجمده.
فعندما يضاف مذاب غير متطاير إلى مذيب، يتغير ضغط بخار المذيب، وينتج عن ذلك تغير في درجات الغليان والتجمد.
وتعتمد هذه التغيرات على كمية الجسيمات الموجودة في المحلول، ولذلك فإن مادة تنتج عددا أكبر من الجسيمات عند ذوبانها يمكن أن يكون لها تأثير أكبر من مادة لا تتفكك إلى عدة جسيمات، عند المقارنة تحت الظروف نفسها.
ويستخدم عامل فانتهوف «i» للتعبير عن عدد الجسيمات التي تنتج في المحلول مقارنة بعدد وحدات المذاب قبل التفكك.
في حالة السكروز، تكون قيمة العامل قريبة من:
i = 1
لأنه لا يتفكك إلى أيونات.
أما كلوريد الصوديوم، فتكون القيمة المثالية:
i = 2
لأنه يتفكك إلى أيون الصوديوم وأيون الكلوريد.
ولهذا تدخل قيمة عامل فانتهوف في حساب بعض الخواص الجامعة، مثل ارتفاع درجة الغليان وانخفاض درجة التجمد والضغط الأسموزي.
يمكن التعبير عن ارتفاع درجة غليان المحلول بالعلاقة:
ΔTb = i × Kb × m
حيث تمثل «ΔTb» مقدار الارتفاع في درجة الغليان، بينما يمثل «i» عامل فانتهوف، و«Kb» ثابت ارتفاع درجة الغليان للمذيب، و«m» المولالية.
ومن المعادلة يتضح أن زيادة عدد الجسيمات الناتجة عن المذاب، ممثلة في قيمة «i»، تؤدي إلى زيادة التأثير عند ثبات العوامل الأخرى.
يمكن أيضا التعبير عن انخفاض درجة التجمد بالعلاقة:
ΔTf = i × Kf × m
حيث تمثل «ΔTf» مقدار الانخفاض في درجة التجمد، و«Kf» ثابت انخفاض درجة التجمد، بينما تمثل «m» المولالية.
وبالتالي، فإن تفكك كلوريد الصوديوم إلى أيونات يجعله أكثر تأثيرا من السكروز في هذه الخاصية عند مقارنة المحاليل ذات الظروف والتركيزات المناسبة.
الخلاصة
يتضح أن عبارة «مركب السكروز له تأثير أكبر من مركب كلوريد الصوديوم في الخواص الجامعة» هي خطأ.
فالسكروز لا يتفكك إلى أيونات عند ذوبانه في الماء، ويعطي جزيئا واحدا لكل وحدة مذابة تقريبا، بينما يتفكك كلوريد الصوديوم إلى أيونات الصوديوم والكلوريد، مما يزيد عدد الجسيمات الموجودة في المحلول.
لذلك يكون كلوريد الصوديوم أكثر تأثيرا في الخواص الجامعة من السكروز عند المقارنة تحت الظروف نفسها، وهي الفكرة الأساسية التي ينبغي تذكرها عند حل أسئلة الخواص الجامعة.
