مدرستي
العلوم الفيزيائية والتكنولوجيا

المادة وتحولاتها (أ): الشاردة والتحليل الكهربائي المحاليل الكيميائية : الشاردة و المحلول الشاردي

المحلول المائي والمحلول الشاردي

🔊 المعلّمة تقرأ لك
عندما تذوّب ملعقة من الملح في كأس ماء تختفي حبيباته ولا يبقى لها أثر، وإذا وضعت مكانها ملعقة من الزيت بقي الزيت طافيا فوق الماء في طبقة منفصلة. وفي المخبر، مصباح صغير لا يضيء عندما نغمس مسريين في ماء مقطّر، ويضيء في الحال إذا غمسناهما في ماء مملّح. لماذا تذوب بعض الأجسام في الماء ولا تذوب أخرى، ولماذا ينقل ماء الملح التيار الكهربائي بينما لا ينقله الماء المحلّى بالسكّر؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • التمييز بين الخليط المتجانس والخليط غير المتجانس عند إضافة جسم إلى الماء
  • تعريف المحلول المائي وتسمية المذيب والمذاب فيه
  • تعيين المحاليل التي تنقل التيار الكهربائي والتي لا تنقله انطلاقا من التجربة
  • التمييز بين محلول شاردي ومحلول جزيئي بما يحتويه كلّ منهما
  • تفسير انحلال جسم صلب شاردي في الماء بانفصال شوارده وانتشارها
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • أنّ المادة تتكوّن من ذرّات وجزيئات
  • أنّ الذرّة متعادلة كهربائيا لأنّ عدد بروتوناتها يساوي عدد إلكتروناتها
  • تركيب دارة كهربائية بسيطة فيها مولّد ومصباح وقاطعة

📌التجربة 1: أربعة أجسام في الماء

🧭الهدف: معرفة الأجسام التي تذوب في الماء والأجسام التي لا تذوب فيه.

🧰الأدوات:

  • أربعة أنابيب اختبار متماثلة
  • ماء
  • ملح الطعام
  • برادة الحديد
  • زيت
  • كحول

📌التجربة:

  1. نملأ الأنابيب الأربعة بالكمّية نفسها من الماء.
  2. نضيف إلى الأنبوب الأول قليلا من ملح الطعام، وإلى الثاني برادة الحديد، وإلى الثالث زيتا، وإلى الرابع كحولا.
  3. نرجّ كلّ أنبوب ثمّ نتركه يستقرّ، ونصف ما نراه في كلّ واحد منها.

🔍الملاحظة: في الأنبوب الأول يختفي الملح ويبقى السائل صافيا. وفي الثاني تتوضّع برادة الحديد في القاع ويبقى الماء رائقا فوقها. وفي الثالث يطفو الزيت في طبقة صفراء منفصلة. وفي الرابع يختفي الكحول ويصير السائل متجانسا وقد أخذ لون الكحول.

جسمان ذابا فتجانس الخليط، وجسمان لم يذوبا فبقي الخليط غير متجانس
الملح والكحول ذابا في الماء فتكوّن خليط متجانس. أمّا برادة الحديد والزيت فلم يذوبا، وبقي الخليط غير متجانس نميّز فيه الجسمين بالعين.

المحلول المائي: مذيب ومذاب

الخليط الذي حصلنا عليه في الأنبوبين الأول والرابع خليط متجانس: لا نستطيع أن نميّز فيه الجسم المضاف من الماء مهما دقّقنا النظر. نسمّي هذا الخليط محلولا مائيا.

📌المعطى: مفردات الانحلال
الاسمما يدلّ عليهفي تجربتنا
المذيبالجسم الذي يذوّب غيره، وهو الأكثر كمّيةالماء
المذابالجسم الذي يذوب في المذيبملح الطعام
المحلول المائيالخليط المتجانس الناتج عن ذوبان المذاب في الماءالماء المملّح
المذاب قد يكون صلبا أو سائلا أو غازا، أمّا المذيب هنا فهو الماء دائما

والماء مذيب ممتاز يذوّب عددا كبيرا من الأجسام، وهو متوفّر في الطبيعة بكثرة؛ ولذلك فهو المذيب السائد في الكيمياء.

المذاب لم يختفِ ولم يفنَ: هو تفرّق في كامل حجم السائل حتى صار غير مرئي. ولو كبّرنا جزءا صغيرا من المحلول لوجدنا فيه دقائق المذاب موزّعة بانتظام في كلّ مكان — وهذا بالضبط معنى «متجانس».
لو كبّرنا قطرة من المحلول لرأينا دقائق المذاب في كلّ مكان منها: هذا هو التجانس

📌التجربة 2: أيّ المحاليل ينقل التيار الكهربائي؟

🧭الهدف: معرفة المحاليل التي تنقل التيار الكهربائي والمحاليل التي لا تنقله.

🧰الأدوات:

  • مولّد للتيار المستمرّ
  • قاطعة
  • مصباح كهربائي 6 فولط
  • مسريان لا يتلامسان
  • ثلاثة أوعية زجاجية
  • ماء مقطّر
  • ملح الطعام ومحلوله
  • السكّر ومحلوله
  • كلور النحاس الثنائي ومحلوله

📌التجربة:

  1. نركّب دارة كهربائية على التسلسل: مولّد، قاطعة، مصباح، ثمّ مسريان لا يتلامسان.
  2. نغمس المسريين في الماء المقطّر ونغلق الدارة.
  3. نضع المسريين فوق مسحوق ملح الطعام، ثمّ نغمسهما في محلول ملح الطعام.
  4. نعيد العمل نفسه مع بلّورات السكّر ومحلوله، ثمّ مع بلّورات كلور النحاس الثنائي ومحلوله.

🔍الملاحظة: لا يضيء المصباح في الماء المقطّر، ولا يضيء وهو فوق أيّ من المساحيق الصلبة الثلاثة. ويضيء بمجرّد غمس المسريين في محلول ملح الطعام وفي محلول كلور النحاس الثنائي، ولا يضيء في المحلول السكّري.

ما يفرّق بين المحلولين ليس الذوبان، بل ما يحتويه كلّ منهما
لا الماء المقطّر ولا الأجسام الصلبة الثلاثة تنقل التيار الكهربائي. أمّا المحاليل فمنها ما ينقله (الملح، كلور النحاس) ومنها ما لا ينقله (السكّر): فالذوبان وحده لا يكفي لنقل التيار.

المحلول الشاردي والمحلول الجزيئي

لماذا لا ينقل الماء المقطّر التيار الكهربائي؟ لأنّه مكوّن من جزيئات الماء وحدها، وهي جزيئات غير مشحونة كهربائيا: ليس فيه إذن ما يحمل الشحنة من مسرى إلى آخر. أمّا محلول الملح فيحتوي على دقائق مشحونة تسمّى الشوارد، وهي التي تنقل الشحنة داخل السائل.

والشاردة ذرّة أو مجموعة ذرّات فقدت إلكترونا أو أكثر أو اكتسبت إلكترونا أو أكثر، فصارت تحمل شحنة كهربائية موجبة أو سالبة. وسنعود إليها بالتفصيل في الدرس الموالي.

✅الخلاصة: صنفا المحاليل المائية
نوع المحلولما يحتويههل ينقل التيار الكهربائي؟مثاله في تجربتنا
محلول شارديجزيئات الماء، وشوارد موجبة وشوارد سالبةنعممحلول ملح الطعام، محلول كلور النحاس الثنائي
محلول جزيئيجزيئات الماء وجزيئات المذاب، وكلّها غير مشحونةلاالمحلول السكّري
المصباح هو الذي يفصل بين الصنفين، ولا شيء غيره يُرى بالعين

ماذا يحدث في الماء عند انحلال جسم صلب شاردي؟

الجسم الصلب الشاردي، كملح الطعام، ليس مكوّنا من ذرّات مبعثرة بل من شوارد موجبة وشوارد سالبة مرصوصة في بناء منتظم نسمّيه البلّورة. وشحنته الإجمالية معدومة لأنّ مجموع شحناته الموجبة يساوي مجموع شحناته السالبة.

وبمجرّد وضعه في الماء تنفصل شوارده بعضها عن بعض، ويحيط بكلّ شاردة عدد من جزيئات الماء فتنشرها في كامل المحلول. عندئذ تصير الشوارد حرّة الحركة، وهذا ما يجعل المحلول ناقلا للتيار الكهربائي.

ما دامت الشوارد مرصوصة فهي ثابتة؛ وما إن ينفصل بعضها عن بعض حتى تصير حرّة الحركة
انحلال ملح الطعام في الماء

من كلّ وحدة من البلّورة تنطلق شاردة موجبة واحدة وشاردة سالبة واحدة.

NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Na⁺شاردة الصوديوم، موجبةCl⁻شاردة الكلور، سالبةaqأنّ الشاردة منحلّة في الماء
انحلال كلور النحاس الثنائي في الماء

شاردة النحاس تحمل شحنتين موجبتين، فيلزم شاردتا كلور لتعادلهما.

CuCl₂(s) → Cu²⁺(aq) + 2Cl⁻(aq)
لا تقل إنّ الجسم الصلب لا يحتوي على شوارد: بلّورة ملح الطعام مكوّنة من شوارد فعلا، لكنّها مرصوصة في مكانها ولا تستطيع التنقّل. نقل التيار يحتاج إلى شحن تتحرّك، وهذا ما يوفّره الماء لا غير.
المصطلحات العلمية
العربيةfrançaisenglish
محلول مائيSolution aqueuseAqueous solution
مذيبSolvantSolvent
مذابSolutéSolute
محلول شارديSolution ioniqueIonic solution
محلول جزيئيSolution moléculaireMolecular solution
بثلاث لغات، كما يقتضيه المنهاج
🎓 نحو شهادة التّعليم المتوسّط. يأتي هذا الدرس في سؤال على تجربة: «صنّف المحاليل إلى ناقلة وغير ناقلة للتيار، وعلّل»، أو «سمِّ المذيب والمذاب»، أو «اكتب معادلة انحلال كلور الصوديوم في الماء». ثلاثة عناصر جاهزة: ① المحلول المائي: خليط متجانس مذيبه الماء، ومذابه صلب أو سائل أو غاز ؛ والزيت مع الماء خليط غير متجانس ② الشاردي والجزيئي: المحلول الشاردي ينقل التيار لأنّ فيه شوارد موجبة وسالبة حرّة الحركة، والجزيئي لا ينقله لأنّه لا يحتوي إلّا على جزيئات غير مشحونة ③ الانحلال: تنفصل الشوارد وتنتشر في الماء: ⁦NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)⁩. ⛔ والخطأ الشائع: القول إنّ الملح الصلب لا يحتوي على شوارد ؛ بلّورته مكوّنة من شوارد مرصوصة لا تتنقّل، والماء هو الذي يحرّرها فتنقل التيار. وخطأ ثانٍ: الحكم بأنّ كلّ محلول مائي ينقل التيار، والمحلول الجزيئي لا ينقله.
خلاصة: المحلول المائي خليط متجانس مذيبه الماء، ومذابه جسم صلب أو سائل أو غاز. · الأجسام الصلبة ذات البنية الشاردية أو الجزيئية لا تنقل التيار الكهربائي؛ أمّا المعادن فتنقله. · المحلول الشاردي ينقل التيار الكهربائي لأنّ فيه شوارد موجبة وسالبة حرّة الحركة. · المحلول الجزيئي لا ينقل التيار الكهربائي لأنّه لا يحتوي إلّا على جزيئات غير مشحونة.

الصفحة 1/6

© مدرستي — هذا الدرس من تأليف مدرستي · madrassati.net