Language
Country/Area
No result found
لماذا تعتبر المحاليل المشبعة ظاهرة غامضة في المجتمع العلمي؟
تعود دراسة المحاليل المشبعة إلى التجارب المبكرة التي أجريت على كبريتات الصوديوم، وهو ملح كان مثاليًا للأبحاث المبكرة لأن ذوبانه في الماء ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة.
مع مرور الوقت، أدرك العلماء تدريجيا أن عملية تبلور المحاليل المشبعة لا تعتمد فقط على التحريك كما كان يعتقد سابقا، بل تتطلب إضافة "بذور" صلبة لبدء عملية التبلور. وقد تم توسيع هذا المفهوم من قبل الكيميائي الشهير جاي لوساك، الذي أشار إلى تأثير حركية الأيونات الملحية وخصائص الحاوية على الحالة المشبعة. اقترح هنري لويل في وقت لاحق أن النوى الموجودة في المحلول وجدران الحاوية تحفز عملية التبلور.
أمثلة وآليات التشبع الفائق
عندما تتغير درجة حرارة المحلول المشبع، يصبح محلول المركب في السائل مشبعًا فوق المشبع. وبشكل عام، مع انخفاض درجة الحرارة، تقل الذوبانية وينفصل المذاب الزائد بسرعة عن المحلول على شكل بلورات أو مسحوق غير متبلور. ومع ذلك، هناك حالات يحدث فيها العكس. إعادة التبلور هي عملية تستخدم لتنقية المركبات الكيميائية. وهي تتضمن تسخين خليط من الشوائب والمذيبات حتى يذوب المركب، ثم تصفية الشوائب المتبقية، ثم خفض درجة الحرارة لتشبع المحلول لفترة وجيزة.
توضح هذه العمليات سلوك المحاليل المشبعة وتشير إلى أن البلورات الصغيرة أو جزيئات الزجاج يمكن أن تعمل كنوى لتحفيز التبلور.
تفاعل الغازات المذابة والسوائل
تزداد قابلية ذوبان الغاز في السائل بزيادة ضغط الغاز. عندما يتم تقليل الضغط الخارجي، يتم إطلاق الغاز الزائد من المحلول. على سبيل المثال، تفور المشروبات الغازية لأن ثاني أكسيد الكربون يذوب في السائل تحت ضغط مرتفع. وعندما تفتح الزجاجة، ينخفض الضغط وينطلق الغاز في شكل فقاعات. بالنسبة للغواصين، عندما يكون الجسم مشبعًا بالغازات، فإن الصعود إلى السطح قد يؤدي إلى خطر الإصابة بمرض تخفيف الضغط.
التطبيقات المفرطة التشبع
في المجال الدوائي، فإن المحاليل المشبعة لها تطبيقات عملية. من خلال إنشاء محلول مشبع من الدواء، يمكن تناول الدواء على شكل سائل. يمكن لهذه الحالة المفرطة التشبع للدواء أن تعزز الامتصاص في الجسم، وحتى الأدوية التي يتم تناولها في شكل بلوري قد تشكل حالة مفرطة التشبع في الجسم. وتسمى هذه الظاهرة بالتشبع الداخلي الفائق، وباستخدام أدوات لتحديد الحلول المشبعة الفائق، يمكن لعلماء البيئة البحرية دراسة نشاط الكائنات الحية والسكان لتحديد الإنتاجية البيولوجية لمنطقة ما.
أما بالنسبة لعلم الغلاف الجوي، فقد تم الاعتراف بوجود ظاهرة التشبع الفائق منذ أربعينيات القرن العشرين. عندما تصبح طبقة التروبوسفير مشبعة ببخار الماء، تزداد فرصة تجميد الماء. وهذا يكشف عن أهمية ظاهرة التشبع الفائق في علم الأرصاد الجوية والعلوم البيئية.
لا تلهم الحلول المشبعة حماس العلماء في مجال البحث العلمي فحسب، بل تكشف أيضًا عن المنطق وراء العديد من الظواهر الغامضة في الطبيعة. ما هي قوانين وآليات عمل التفاعلات في هذه الحالات المتطرفة؟عندما تكون جزيئات الماء في حالة مشبعة للغاية، يمكن للرطوبة النسبية أن تصل في بعض الأحيان إلى أكثر من 100%، وهي ظاهرة لم يستكشفها العلماء بعمق بعد.
