انحلالية

انحلالية مادة ما هي معيار فيما إذا كانت مادة نقية تنحل في محل ما وإلى أي درجة، فهي تصف خاصة من خواص المادة في مقدرتها على الامتزاج مع المحل لتشكيل توزع متجانس للذرات، أو للجزيئات، أو للشوارد (الأيونات).

الانحلالية حسب تعريف الIUPAC هي التركيب التحليلي (الصيغة التحليلية) لمحلول مشبع، معبراً عنها كنسبة، وذلك لمادة معينة مراد حلها في محل معين. يمكن أن يعبر عن الانحلالية بواحدات التركيز المختلفة.^[1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

العلاقة بين الانحلالية ودرجة الحرارة

تعتمد انحلالية مادة قابلة للانحلال على درجة الحرارة، فعندما ينحل الجسم الصلب في سائل ما يحدث تغير في الحالة الفيزيائية له بشكل مماثل لحدوث عملية الانصهار حيث تحدث عملية تحطم للروابط الكيميائية.

عملية تكسير الروابط هذه تحتاج إلى طاقة تكون على شكل حرارة من أجل إبعاد الجسيمات أو الجزيئات المتجاذبة عن بعضها البعض. بالمقابل فإن هنالك حرارة ناتجة عن تشكيل روابط جديدة بين المحل و المادة المنحلة. بالتالي فهنالك طاقة لازمة لتكسير الروابط وطاقة ناتجة عن تشكيل روابط جديدة.

يمكن تقسيم العلاقة بين الانحلالية ودرجة الحرارة إلى حالتين^[2]:

1- انخفاض الانحلالية مع ازياد درجة الحرارة:

تحدث عندما تكون الحرارة الناتجة عن عملية الانحلال أكبر من الحرارة اللازمة (الطاقة) لتفكيك المادة الصلبة (إبعاد الجسيمات عن بعضها البعض) حيث تكون المحصلة الطاقية الإجمالية ناشرة للحرارة. تؤدي زيادة درجة الحرارة (تسخين المحلول) إلى تثبيط (تقليل) تفاعل الانحلال، لأن هنالك بالأصل حرارة زائدة ناتجة عن العملية. (زيادة الطاقة الحرارية سيزيح التوازن إلى اليمين في المخطط العام ، انحلالية أقل).

مخطط عام : مادة منحلة + ماء ⇌ محلول + طاقة

هذه الحالة هي الأقل شيوعاً، مثال عليها كبريتات الصوديوم وكبريتات الليثيوم.

2- ازدياد الانحلالية مع ازدياد درجة الحرارة:

تحدث عندما تكون الحرارة الناتجة عن عملية الانحلال أقل من الحرارة اللازمة (الطاقة) لتفكيك المادة الصلبة (إبعاد الجسيمات عن بعضها البعض) حيث تكون المحصلة الطاقية الإجمالية ماصة للحرارة. تؤدي زيادة درجة الحرارة (تسخين المحلول) إلى تنشيط (تحفيز) تفاعل الانحلال، وذلك بتأمينه الطاقة اللازمة لكسر الروابط في الجسم الصلب. (زيادة الطاقة الحرارية سيزيح التوازن إلى اليسار في المخطط العام ، انحلالية أكبر).

مخطط عام : مادة منحلة + ماء + طاقة ⇌ محلول

هذه الحالة هي الأكثر شيوعاً، مثال عليها كلوريد الصوديوم وأغلب باقي الأملاح.

الضغط

For condensed phases (solids and liquids), the pressure dependence of solubility is typically weak and usually neglected in practice. Assuming an ideal solution, the dependence can be quantified as:

\left({\frac {\partial \ln N_{i}}{\partial P}}\right)_{T}=-{\frac {V_{i,aq}-V_{i,cr}}{RT}}

where the index i iterates the components, N_i is the mole fraction of the i^th component in the solution, P is the pressure, the index T refers to constant temperature, V_i,aq is the partial molar volume of the i^th component in the solution, V_i,cr is the partial molar volume of the i^th component in the dissolving solid, and R is the universal gas constant.^[3]

The pressure dependence of solubility does occasionally have practical significance. For example, precipitation fouling of oil fields and wells by calcium sulfate (which decreases its solubility with decreasing pressure) can result in decreased productivity with time.

انحلالية المركبات الأيونية في الماء

AgCl_(s)

Ag⁺_(aq) + Cl⁻_(aq)

إلا أن هناك حد لكم الملح الذي يمكن أن يذوب في حجم ما من الماء. تلك الكمية تعطيها ناتج الانحلالية solubility product، K_sp. تعتمد تلك القيمة على نوع الملج (AgCl أم NaCl، على سبيل المثال)، درجة الحرارة، وتأثير الأيون الشائع.

ويمكن حساب كمية AgCl التي ستذوب في 1 لتر من الماء، باستخدام بعض الجبر.

K_sp = [Ag⁺] × [Cl⁻] (تعريف ناتج الانحلالية)

K_sp = 1.8 × 10⁻¹⁰ (من جدول نواتج الانحلالية)

[Ag⁺] = [Cl⁻]، في غياب أملاح فضة أو كلوريد أخرى،

[Ag⁺]² = 1.8 × 10⁻¹⁰

[Ag⁺] = 1.34 × 10⁻⁵

النتيجة: 1 لتر من الماء يمكن أن يذيب 1.34 × 10⁻⁵ مول من AgCl_(s) عند درجة حرارة الغرفة. وبالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الأملاح، نجد أن AgCl ضعيف الانحلال في الماء. وعلى النقيض من ذلك، فإن ملح الطعام (NaCl) له K_sp أعلى وهو، لذلك، أكثر انحلالية.

قابل للانحلال	غير قابل للانحلال
المجموعة I ومركبات NH₄⁺	كربونات (عدا مركبات المجموعة I، NH₄⁺ وuranyl )
نترات	كبريتيت (عدا مركبات المجموعة I وNH₄⁺ )
خلات (إثانوات) (عدا مركبات Ag⁺ )	فوسفات (عدا مركبات المجموعة I وNH₄⁺ )
كلوريدات (كلورات وپركلورات)، بروميد ويوديد (عدا Ag⁺, Pb²⁺، Cu⁺ وHg₂²⁺)	هيدروكسيدات وأكسيدات (عدا المجموعة I، NH₄⁺، Ba²⁺, Sr²⁺ وTl⁺)
كبريتات (عدا Ag⁺، Pb²⁺، Ba²⁺، Sr²⁺ وCa²⁺)	كبريتيد (عدا مركبات المجموعة I، المجموعة II وNH₄⁺ )

انحلالية المركبات العضوية

انظر أيضاً

المراجع

^ IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, http://goldbook.iupac.org/S05740.html
^ http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/174temppres.html
^ E.M.Gutman (1994). Mechanochemistry of Solid Surfaces. World Scientific Publishing Co.

وصلات خارجية

VCClab.org, "ALOGPS" free interactive calculation of aqueous solubility of compounds at Virtual Computational Chemistry Laboratory using several algorithms.
ACDlabs.com? ACD/Solubility DB aqueous solubility prediction
Simulations-plus.com, S+Sw, an aqueous solubility prediction model.

الكلمات الدالة:

[1] IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, http://goldbook.iupac.org/S05740.html

[2] ttp://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/174temppres.html

[3] E.M.Gutman (1994). Mechanochemistry of Solid Surfaces. World Scientific Publishing Co.

[1]

[2]

[3]