أهداف الدرس
- أن يصنّف الطالب المحاليل إلى غازية وسائلة وصلبة، ويحدّد المذيب والمذاب في أمثلة مألوفة.
- أن يعرّف السبيكة الفلزية ويذكر أمثلة عليها.
- أن يفسّر سبب وصف الماء بأنه مذيب عام اعتمادًا على قطبية جزيئه.
- أن يستخدم فرق الكهروسالبية لتحديد نوع الرابطة.
- أن يعرّف الذائبية ويذكر العوامل المؤثرة في سرعة الذوبان.
شرح الدرس بأسلوب مبسّط
المحلول خليط تذوب فيه مادة (المذاب) في مادة أخرى (المذيب)، وقد يكون غازيًّا أو سائلًا أو صلبًا.
المحاليل الغازية والصلبة
في المحاليل الغازية تذوب كمية قليلة من غاز في كمية أكبر من غاز آخر، فهي محاليل غاز–غاز. والهواء الذي نتنفّسه مثال عليها؛ إذ يشكّل النيتروجين نحو ٧٨٪ من الهواء الجاف ويُعدّ المذيب، والغازات الأخرى مذابة فيه.
أما المحاليل الصلبة فمذيبها صلب، والمذاب قد يكون صلبًا أو سائلًا أو غازيًّا. وأشهرها السبيكة الفلزية: محلول من فلزّين أو أكثر، وقد تحوي مادة غير فلزية؛ فالفولاذ سبيكة من الحديد والكربون، والكربون يجعله أكثر قوة ومرونة من الحديد، والنحاس الأصفر سبيكة من النحاس والخارصين.
لماذا الماء مذيب عام؟
يذيب الماء عددًا كبيرًا من المواد، وتُسمّى المحاليل التي مذيبها الماء المحاليل المائية، مثل عصير الفواكه والخل. ولفهم السبب نعرف أولًا الرابطة التساهمية: تشارك فيها الذرات بزوج أو أكثر من الإلكترونات. ويتحدّد موقع الزوج المشترك بحسب الكهروسالبية، وهي مقياس لمقدرة الذرة في الجزيء على جذب الإلكترونات في الروابط الكيميائية.
- جزيء الهيدروجين H₂: ذرّتان متماثلتان كهروسالبية كل منهما ٢٫٢، فالفرق صفر، والرابطة تساهمية غير قطبية، والزوج الإلكتروني في المنتصف.
- جزيء الماء H₂O: كهروسالبية الأكسجين ٣٫٤٤ والهيدروجين ٢٫٢، والفرق ١٫٢٤، فالرابطة تساهمية قطبية؛ ينجذب الزوج نحو الأكسجين فيحمل شحنة جزئية سالبة، ويحمل الهيدروجين شحنة جزئية موجبة.
وأحيانًا لا تتشارك الذرات الإلكترونات، بل تفقدها أو تكتسبها فتصبح أيونات موجبة أو سالبة، وتُسمّى الروابط بينها الروابط الأيونية. ومن الأمثلة الطبيعية ماء البحر الذي يحوي معظم العناصر المعروفة، وأكثر أيوناته شيوعًا أيونات الصوديوم والكلور.
الذائبية وسرعة الذوبان
الذائبية أكبر كمية من المذاب يمكن إذابتها في كمية محددة من المذيب، ويُعبَّر عنها بعدد جرامات المذاب في كل ١٠٠ جرام من المذيب، وهي ليست ثابتة؛ فدرجة الحرارة تؤثّر في ذائبية المواد الصلبة في الماء. وذوبان الملح في الماء لا ينتج عنه تغيّر كيميائي؛ فعند تبخّر الماء يترسّب الملح دون تغيّر في تركيبه.
أما سرعة الذوبان فتزداد بطحن المذاب (مساحة سطحه أكبر) وبالتسخين وبالتحريك، ويتأثّر ذوبان الغازات بالضغط. ومن الحياة: يذوب السكر في الشاي الساخن أسرع منه في الشاي المثلّج، وعند فتح قارورة مياه غازية يقلّ الضغط فتخرج فقاعات ثاني أكسيد الكربون.
مصطلحات الدرس
- السبيكة الفلزية: محلول صلب مكوّن من فلزّين أو أكثر، وقد يحوي مادة غير فلزية.
- المحلول المائي: محلول يكون الماء فيه هو المذيب.
- الكهروسالبية: مقياس لمقدرة الذرة في الجزيء على جذب الإلكترونات في الروابط الكيميائية.
- الرابطة التساهمية: رابطة تتشارك فيها الذرات بزوج أو أكثر من الإلكترونات.
- الذائبية: أكبر كمية من المذاب تذوب في كمية محددة من المذيب.
أفكار لتقديم الدرس في الفصل
- سباق السكر الآمن: ضع مكعب سكر وملعقة سكر مطحون في كوبين من الماء الدافئ، ثم كرّر مع ماء بارد مع التحريك وبدونه، ودع الطلاب يرتّبون الأكواب من الأسرع ذوبانًا إلى الأبطأ.
- قارورة المياه الغازية: لاحظوا القارورة مغلقة ثم افتحوها، وناقشوا علاقة الضغط بخروج الفقاعات.
- مراجعة بالحروف: في لعبة الحروف السداسية على منصة حروف و دروس اجعل الحروف مفاتيح للمصطلحات (ذ: الذائبية، ك: الكهروسالبية، س: السبيكة) ثم اختم بجولة سريعة.
أخطاء شائعة عند الطلاب
- الخلط بين الذوبان والانصهار: السكر في الماء يذوب ولا ينصهر؛ الانصهار تحوّل مادة صلبة إلى سائلة بالحرارة.
- ظنّ أن المحاليل سائلة دائمًا: الهواء محلول غازي، والفولاذ والنحاس الأصفر محاليل صلبة.
- اعتبار الذائبية ثابتة: الذائبية تتغيّر بتغيّر درجة الحرارة.