79

المــحــالــيــلSolutions

التطور خاصاااة مع علم الكيمياء هو فرع من فروع العلوم الهامة وقد حظي هذا العلم بقساااط وافر من

التطور العلمي الهائل الذي شهده العالم في اآلونة األخيرة.

تختص الكيمياااء التحليليااة مثال بااالحصااااااول على المعلومااات حول تركيااب وبنيااة المااادة ومعااالجتهااا

بار والتعريف والعزل فة نوعية وكمية، فهم يلجؤون لالخت ماء وظي والتواصااااااال معها، حيث يؤدي العل

ظ العينات ووضااااع حدود لألخطاء والتأكيد على النتائي من خالل التحديد وتوحيد المقاييس والتركيز وحف

وتتعدد أنواع التحاليل فمنها ما يخص الدم ومنها ما يخص أعضاااااء الجساااام والخاليا، ويعتمد تشااااخيص

األطباء بشكل كبير على نتائي تلك التحاليل خاصة مع وجود أعراض متشابه ألمراض مختلفة.

تحضااير األدوية دراية كافية بعمليات التصاانيع والتطوير حتى يكون المنتي متوافقا مع غرض يتطلب

تصاااااانيعه، وتدخل الكيمياء بدور رائد في مرحلة التصاااااانيع لذلك يجب األخذ بعين االعتبار عدة نواحي

:منها

.خواص المواد المستخدمة .1

.مبادئ تصنيع األدوية .2

.المبادئ العامة للتصنيع الصيدالني .3

.مبادئ ممارسة التصنيع الجيد .4

دة للمنتجات والعمليات الصيدالنية.تأكيد الجو .5

Solutionالمــحــالــيــل 8.1

عرف المحلول بأنه جملة متجانسااة، صاالبة أو سااائلة أو غازية، مؤلفة من مكونين أو أكثر من المواد ي

الكيميائية، يمكن لهذه المواد أن تكون ذات طبيعة شاردية أو جزيئية.

ويمكن تقسيم تقسم المحاليل إلى المحاليل الحقيقية )المتجانسة( والمحاليل الغروية )غير المتجانسة(.و

المحاليل إلى عدة أقسام حسب طبيعة المواد )أطوار( الداخلة في تركيبه:

غاز، والطور الناتي غازي، مثال الهواء مؤلف من اآلزوت واألكسجين واألرغون. -محلول غاز -

الثامنةالمحاضرة

80

ء.سائل، والطور الناتي سائل، مثال محلول الهواء والغازات األخرى في الما -غاز محلول -

ن في صلب، والطور الناتي صلب، مثال انحالل الغازات مثل الهيدروجين واألكسجي -محلول غاز -

المعادن.

وين.سائل، والطور الناتي سائل، مثال محلول كحول مع الماء، والبنزن مع التول-محلول سائل -

مثال في الماء. NaClسائل، والطور الناتي سائل، مثال محلول الملح -محلول صلب -

سة العوامل الت ي تؤثر على وبما أن أساس تشكل المحلول عملية الذوبان )االنحاللية(. لذا يتوجب درا

مثل ل،الذوبان، كدرجة الحرارة والضاااااغط وغيرها، كما يجب األخذ بعين االعتبار تغير خواص المحالي

درجة الغليان، وغيرها من الخواص.انخفاض درجة التجمد، وارتفاع

Types of Solutionsأنواع المحاليل 8.2

قسم المحاليل إلى ثالثة أنواع: المشبع، وغير المشبع، وفوق المشبع.ت

د ة، مثال عنالمحلول غير المشاابع: هو المحلول الذي يسااتطيع إذابة كميات إضااافية من المادة المذاب -أ

د أنها غ من الملح، فنج2غ من كلوريد الصاااااوديوم في كوب من الماء بعد تمام الذوبان، نضااااايف 6إذابة

ذابت، عندها نقول إن هذا المحلول غير مشبع.

في المحلول المشاااااابع: هو المحلول المتجااانس الااذي يحتوي على أكبر كميااة من المااادة المااذابااة -ب

ها نقول خرى من المذاب نجد أنه سيترسب في أسفل الوعاء، عندالشرطين النظامين. وعند إضافة كمية أ

مشاابع عن حالة إن المحلول مشاابع ويمثل حالة توازن، ويجدر بنا اإلشااارة إلى أنه يمكننا إبعاد المحلول ال

التوازن هذه، وذلك بتغيير الشروط النظامية من حرارة وضغط.

أكبر من يحتوي على كمية من المادة المذابة المحلول فوق المشبع: هو المحلول المتجانس الذي -حـااااا

لمحلول االكمية الموجودة في المحلول المشاابع ضاامن الشااروط النظامية. وتفساار بوجود مقاومة ساالبية في

ية على تمنع تشااااااكل البلورات، ويمكن التغلب على هذه الظاهرة بحك الجوانب الداخلية لألوعية الحاو

إضافة بضع بلورات من المذاب.محاليل فوق مشبعة بقضيب زجاجي أو ب

Solubility Determination Factors عوامل تحديد االنحاللية 8.3

ن انحاللية مادة في أخرى مقيدة بعاملين رئيسين:إ

حالة إضاااااافة الميل الطبيعي إلى عدم االنتظام )العشاااااوائية( وهذا يتبين في ميل المواد لالمتزاج ك -1

الحبر إلى الماء.

دم عااجاااذب بين األنواع )للجزيئااات والشااااااوارد(، هااذه القوى يمكن أن تؤدي إلى تااأثير قوى الت -2

االمتزاج بين المذيب والمذاب، أو العكس تؤدي إلى االمتزاج.

بناء عليه نستدل أن هناك نوع من التوازن بين هذين العاملين:

81

كتان جزيئات األو، نجد أن قوى التجاذب بين C8H18في األوكتان C7H16مثال لدى إذابة الهبتان

يئات الهبتان، والهبتان تعادل تقريبا تلك القوى الموجودة بين جزيئات األوكتان المنفردة وكذلك بين جز

ت مهمل وهذا يدل على أن االنحالل الكامل يحدث عندما يكون االختالف في قوى التجاذب بين الجزيئا

أو شبه معدوم.

نع عملية ن الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء تملكن عند مزج جزيئات األوكتان مع الماء فإ

لك الموجودة بين ماء أكبر من ت ئات ال ها تؤمن قوى تجاذب بين جزي ئات االمتزاج مع األوكتان ألن جزي

األوكتان، أو القوى التي يمكن أن تنشأ بين جزيئات الماء وجزيئات األوكتان.

( 1-8( والموجودة في الجدول )-OHة على وظيفة إن سااالسااالة األغوال )السااالسااالة الكربونية الحاوي

تتناقص انحالليتها في الماء من منحل إلى قابل لالنحالل.

( انحاللية األغوال في الماء1-8الجدول )

االنحاللية في الماء

(g/100 g H2O at 20C) االسم الصيغة

CH3OH Methanol انحاللية تامة

CH3CH2OH Ethanol انحاللية تامة

CH3CH2CH2OH 1-Propanol انحاللية تامة

7.9 CH3CH2CH2CH2OH 1-Butanol

2.7 CH3CH2CH2CH2CH2OH 1-Pentanol

0.6 CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH 1- Hexanol

ر الحرارة والضغط على االنحالليةتأثي 8.4

Influence Temperature and Pressure on Solubility

. عند 118grماء هي 100mlتتأثر االنحاللية بدرجة الحرارة، فمثال انحاللية نترات األمونيوم في

ة الغازات كذلك الضغط يمكن أن يؤثر على انحاللي 100Cفي الدرجة gr 811. وتصبح 0Cالدرجة

كما سنوضح ذلك الحقا .

82

تأثير درجة الحرارة: 8.4.1

جة الحرارة وأغلب الغازات تصاااااابح ذات انحاللية أقل في الماء عند إن انحاللية المواد متعلقة بدر

ارتفاااع درجااة حرارتااه، حيااث نالحظ ظهور فقاااعااات غااازيااة على جاادران الوعاااء الحاااوي للماااء لاادى

تساااخينه، ويصااابح الماء خاليا تماما من الغازات المنحلة إذا تم غليه لفترة كافية. ويكون هذا الماء المغلي

ات الحية المائية التي تعتمد على األوكسجين المنحل في الماء.خانقا للكائن

تغير انحاللية بعض المواد بالنسبة لدرجة الحرارة (1-8الشكل )

ومن جهة أخرى فإن السلوك العادي للمواد الشاردية الصلبة، هو أن تزايد انحالليتها في الماء بارتفاع

درجة الحرارة.

يالحظ في Ce2(SO4)3 – NaCl – CuSO4 – KNO3حالليااة األمالح التاااليااة: إن اختالف ان

(. إن ثالثة من األمالح الساااابقة تظهر السااالوك الطبيعي، أي تزداد انحالليتها بازدياد درجة 1-8الشاااكل )

245إلى C 0ماء عند الدرجة ml 100في gr 14الحرارة، ففي نترات البوتاسيوم يكون التغيـار من

gr 100في ml 100ماء عند الدرجة C.

وكبريتات النحاس تظهر ازديادا معتدال لالنحاللية بازدياد درجة الحرارة، أما كلوريد الصااااااوديوم

يظهر ازديادا طفيفا ال يذكر على االنحاللية بتغير درجة الحرارة.

ياد درجة الحرارة، بازد ها ية التي تنقص انحالليت بات الشاااااااارد عدد من المرك تات هناك مثل كبري

وهي ذات انحاللية صااغيرة، وتصاابح أقل عند Ca(OH)2وهيدروكساايد الكالساايوم CaSO4الكالساايوم

250

200

150

100

50

0 50

100C

)O2gr/100grH(االنحاللية

3KNO

4CuSO NaCl

3)4SeO(2Ce

83

. حيث تتناقص Ce2(SeO4)3درجات عالية من الحرارة، كذلك األمر بالنساااااابة لساااااايلينات الساااااايريوم

انحالليتها بازدياد درجة الحرارة.

تأثير الضغط: 8.4.2

اللية ى انحاللية الساااوائل أو الصااالب في الماء، في حين أن انحإن تغير الضاااغط ذو تأثير ضاااعيف عل

عالم لوشاتوليه.الغاز تتأثر كثيرا بالضغط، وهذا التأثير لتغير الضغط على انحاللية الغازات تنبأ به ال

ول، ينص على أن انحاللية الغاز نساااااابية، وتتعلق بالضااااااغط الجزئي للغاز فوق المحل قانون هنري:

ا بالعالقة:ويعبر عنه رياضي

(8-1 )S = KH . P

انحاللية الغاز وتتعلق بكتلة المادة المذابة إلى حجم المحلول. -Sحيث:

KH- ،ثابت هنري للغازاتP- .الضغط الجزئي للغاز

1.0ضغط من األسيتون عند ال 1litrتنحل في C2H2من االستيلين 27grإذا علمت أن (:1مثال )

atm 12، فما هي انحاللية االستيلين في األسيتون إذا ازداد الضغط الجزئي لالستيلين إلى atm.

الحل:

.P1هي انحاللية الغاز عند الضغط الجزئي S1بفرض أن

عندئذ يمكننا كتابة قانون هنري P2انحاللية الغاز عند الضغط الجزئي S2و

(1 ) S1 = KH . P1

(2 )S2 = KH . P2

( نحصل:1( على )2بقسمة )

1

2

1

2

1

2

P

P

PK

PK

S

S

H

H

0.1بالتعويض

12

1

27 222

acetonlit

HCgrS

acetonlit

HCgrS

1

102.3 22

2

2

84

لى صل ضغطه الجزئي إمن األستيلين عندما ي gr 102 3.2ليتر من األسيتون سيحل 1وهكذا فإن

12 atm.

Colloidsلمحاليل الغروية ا 8.5

شا شتيت جزئيات مادة ما )الطور المشتةت(، في طور آخر )وسط الت تت(. لمحلول الغروي ناتي عن ت

فالضاااااباب مثال هو محلول غروي، الطور المشاااااتت قطرات صاااااغيرة جدا من الماء في الهواء )وساااااط

التشتت(.

نه كأ جدا ، ويمكن تمييزه عن يظهر المحلول الغروي و تة صااااااغيرة جانس، ألن األجزاء المشاااااات مت

إذا (Tyndall effect)المحلول الحقيقي بقدرته على تبديد الضاوء، وتعرف هذه الظاهرة بظاهرة تيندال

وّجه شاااعاع ضاااوئي خالل وعاء يحوي الجيالتين )وهو محلول غروي(، فالشاااعاع سااايصااابح مرئيا من

بة السابقة على ء من قبل جزيئات الجيالتين الغروية، أما إذا أجرينا نفس التجرالجانب؛ نتيجة تبديد الضو

انب.محلول حقيقي )مثال محلول كلوريد الصوديوم(، فإن الشعاع الضوئي سيكون غير مرئي من الج

قا لحالة تصنف المحاليل الغروية تصنيفات عدة، نذكر على سبيل المثال تصنيف المحاليل الغروية وف

(.2-8ور المشتت ووسط التشتت كما هو واضح في الجدول )الط

التصنيف وفق طور وسط التشتت والطور المتشتت (2-8الجدول )

مثال نوع المحلول الغروي وسط التشتت الطور المشتت

الضباب إيروزول )ضباب( غاز سائل

الدخان إيروزول )ضباب( غاز صلب

ءتوزع الزيت في الما مستحلب سائل سائل

بودرة في الماء معلق سائل صلب

اسفني –حجر الخفان رغوي صلب غاز

زجاج ملون معلق صلب صلب صلب

85

(3-8كما هو واضح في الجدول ) ،ووفقا لدرجة التبعثر

( التصنيف وفق أبعاد الجسيمات الغروية3-8الجدول )

Cmأبعاد الجسيمات 10-4 < 10-5 - 10-4 10-7 - 10-5

ذات درجة تبعثر عالية

وية ئ غر

ذات درجة تبعثر

متوسطة

خشنة التبعثر

ماااااياااااكااااارو غااااايااااار

متجانسة

الجملة

Concentration Unitsواحدات التركيز 8.6

بأشااااااكال عدة، لتركيز بالتعريف: هو كمية المادة المذابة في المحلول. ويعبر عن كمية المادة المذابةا

احدة تركيز.ور عنه بالحجم أو بالوزن، وكل شكل من هذه األشكال تمثل أما المحل أو المذيب فيتم التعبي

Molarityالتركيز الجزيئي الحجمي )المولرية( 8.6.1

حد من المحلول و بة في ليتر وا مذا مادة ال يات الغرامية )الموالت( من ال عدد الجزئ به يعرف ب يرمز

ئي الصاااوديوم ذات الوزن الجزي من كربونات 1M، مثال لتحضاااير ليتر واحد تركيز M(mol/l)بالرمز

(m=106gr/mol) غرام من كربونات الصااااوديوم 106. يذابNa2CO3 النقية في كمية مناساااابة من

الماء المقطر، ومن ثم يتمم الحجم إلى الليتر بالماء المقطر في دورق حجمي.

ليتر من حلة فيتجدر اإلشااااارة هنا إلى أن تعبير التركيز الشاااااردي يمثل عدد الشااااوارد الغرامية المن

شاااااااردة غرامية 0.4يحتوي على mol/l 0.4المحلول، وهكذا فإن محلول حمض الكبريت ذو التركيز

من 2

4

SO في الليتر(0.4 ion gr /l)شاردة غرامية من 0.8، وH+ .في الليتر

Normalityلعيارية )النظامية( ا 8.6.2

بأنه عدد المكافئات الغرامية من ال بة في ليتر واحد من المحلول. والوزيعرف مذا ن المكافئ مادة ال

دروجين. يحساااب لمادة ما: هو كمية المادة مقدرة بالغرام؛ الالزمة للتفاعل مع ذرة غرامية واحدة من الهي

الوزن المكافئ للمواد الكيميائية على الشكل التالي:

ن على عدد شاااوارد الهيدروجي الوزن المكافئ للحموض يسااااوي الوزن الجزيئي للحمض مقساااوما -آ

الحمضية.

:أمثلة

الوزن المكافئ لحمض الكبريت gr

SOH49

2

98

2

42

الوزن المكافئ لحمض الفوسفور gr

POH67.32

3

98

3

45

86

الوزن المكافئ لحمض الخل gr

COOHCH60

1

60

1

3

يل.شوارد الهيدروكسالوزن المكافئ لألسس يساوي الوزن الجزيئي لألساس مقسوما على عدد -ب

مثال الوزن المكافئ لهيدروكسيد الكالسيوم gr

OHCa37

2

74

2

)( 2

رب ضالوزن المكافئ لألمالح يساوي الوزن الجزيئي للملح مقسوما على عدد شوارد المعدن -جـااااااا

تكافؤ هذا المعدن.

مثال : الوزن المكافئ لكبريتات األلمنيوم gr

SOA57

6

342

32

)( 342

هذه المادة لاعالت األكسااادة واإلرجاع يكون الوزن المكافئ لمادة ما مسااااويا الوزن الجزيئي في تف -د

مقسوما على عدد اإللكترونات التكافئية التي اكتسبتها أو خسرتها هذه المادة.

عية يجب اإلشاااااااارة إلى أنه من أجل حسااااااااب الوزن المكافئ لمادة ما يجب األخذ بعين االعتبار نو

ميائي التي ستشارك فيه هذه المادة، ونستعرض بعض األمثلة:التفاعل الكي

الوزن المكافئ لحمض الكبريت في التفاعل التالي )حالة التعادل الكامل( -1

OHSONaNaOHSOH 24242 22

2يكون

9849 غرام أما في التفاعل التالي )التعادل غير الكامل(

OHNaHSONaOHSOH 2442 3

1المكافئ يكون فإن الوزن

9898 غرام

الوزن المكافئ لماءات األلمنيوم في التفاعل: -2

OHAlClHClOHAl 233 3)(

3يكون مساويا للوزن الجزيئي لماءات األلمنيوم مقسوما على

أما وزنها المكافئ في التفاعل التالي:

OHClOHAlHClOHAl 223 )()(

87

ي لماءات األلمنيوم.يكون مساويا للوزن الجزيئ

ب الوزن المكافئ لبرمنغنات البوتاساااايوم عند مشاااااركتها في تفاعل أكساااادة وإرجاع، يكون حساااا -3

الوسط.

OHMneHMnOفي وسط حمضي: -آ 2

2

4 458

في هذه الحالة ، وبالتالي فإن الوزن المكافئ لبرمنغنات البوتاساااااايوم5إذا عدد اإللكترونات التكافئية

يساوي:

grM KMnO

6.315

158

5

4

في وسط قلوي أو معتدل: -ب

OHMnOeOHMnO 438 224

والوزن المكافئ في هذه الحالة grE 67.52

3

158

في وسط شديد القلوية: -جـ eMnOMnO 2

44

ا للوزن تتحول البرمنغنات إلى المنغنات بحصولها على إلكترون واحد، ويكون الوزن المكافئ مساوي

لجزيئي لبرمنغنات البوتاسيوم.ا

Molality( Lالتركيز الجزيئي الوزني )المواللية؛ 8.6.3

بة في يب. gr 1000يعبر عناه بعادد الجزيئاات الغرامياة )الموالت( من الماادة الماذا مثال فمن الماذ

ونضاااايفها إلى Na2CO3من (gr 106)نأخذ 1Lلتحضااااير محلول من كربونات الصااااوديوم تركيزه

(1000 gr) الماء ونحرك المزيي حتى تمام الذوبان. من

الكسر المولي أو الكسر الجزيئي 8.6.4

يعرف بنسبة عدد جزيئات أحد مكونات المحلول إلى مجموع عدد الجزيئات الكلي.

(8-2 )

n

nX i

i

n؛ iعدد موالت المكون –niحيث: موع الموالت المكونة للمحلول.مج

يجب أن يساوي دائما الواحد أي: إن مجموع الكسور الجزيئية لمكونات المحلول

1iX

88

مثال:

10Lاحسب الكسر المولي لمكونات محلول حمض اآلزوت ذو التركيز

عدد جزيئات الماء 55.55

18

10002

OHn

عدد جزيئات حمض اآلزوت 10

3HNOn

153.055.5510

103

HNOX

847.055.5510

55.552

OHX

Cالتركيز الوزني 8.6.5

mgr/Lأو gr/Lوزن المادة مقدرا بالغرام المنحل في ليتر من المحلول Cيمثل التركيز الوزني

(V%)التركيز بالنسبة المئوية الحجمية 8.6.6

بونات من كر 75gr/lمن المحلول الحاوي على 100mlفي يمثل كمية المادة المذابة مقدرا بالغرام

V%7.5الصوديوم يكون تركيزه المئوي الحجمي

(P%)التركيز بالنسبة المئوية الوزنية 8.6.7

غرام من 100عن كمية المادة المذابة؛ مقدرة بالغرام الموجودة في P%تعبر النساابة المئوية الوزنية

90grمن السكر في 10grيجب إذابة P%10ري تركيزه المحلول. فمن أجل الحصول على محلول سك

من الماء.

تمرين محلول:

تركيزه (M=98 gr/mol)احساااااااب التركيز الجزيئي الحجمي والنظامية لمحلول حمض الكبريت

4.9%V

.49gr/Lيكون تركيزه الوزني %4.9إن محلول حمض الكبريت

M=1ليتر محلول 1بحل جزيئة غرامية واحدة من حمض الكبريت )مول( في

98بحلgr ليتر محلول 1حمض الكبريت فيM=1

M=Xليتر محلول 1حمض الكبريت في gr 49 بحل

LmolX /5.098

49

89

وتركيز بالنظامية يحسب من العالقة:

N = 2 . M

N = 2 0.5 = 1N

Solution Mechanismآليات االنحالل: 8.7

نحاللها في االل كيميائي، وهو الذي يرافقه تغير في طبيعة المادة عند ناك نوعان من االنحالل، انحه

المحل، مثل انحالل المعادن في الحمض

222 HZnClHClZn

ة المنحلة أما النوع الثاني من االنحالل فهو انحالل فيزيائي، بحيث ال يحصااااااال تغير في طبيعة الماد

دة بتبخير المحل مثال .عند انحاللها في المحل، فيمكن استرداد الما

لالنحالل، سااااااوف نهتم بالنوع الثاني الذي ال يرافقه تحول كيميائي، وفي هذه الحالة توجد عدة آليات

بطبيعة المواد المنحلة والمحلة. تتعلق

التبعثر: -1

ط التبعثر: عبااارة عن دخول جزيئااات المنحاال في الفراغااات الموجودة بين جزيئااات المحاال. وترتب

المنحل منحل بجزيئات المحل بواساااااطة قوى فاندرفالس، وتتم هذه اآللية عندما تكون جزيئاتجزيئات ال

ال قطبية )انحالل الغازات في الماء، انحالل سائل ال قطبي في الماء ...(.

اإلماهة -2

ن بين وتتم هذه اآللية عند انحالل مواد قطبية أو شااااااردية في الماء، فيحصااااال تجاذب كهربائي سااااااك

يئات الماء ت المحل القطبي )الماء( وجزيئات أو شاااوارد المنحل، فإذا كان الماء هو المحل فإن جزجزيئا

ة، أو القطب القطبية تحيط بجزيئة أو شاااردة المنحل بحيث يتجه القطب السااالب للماء إلى الشاااردة الموجب

ب السالب في أو إلى القط الموجب من الجزيئة القطبية، ويتجه القطب الموجب للماء إلى الشاردة السالبة،

(.2-8الجزيئة القطبية الشكل )

إماهة الشوارد الموجبة والسالبة )منحل شاردي( (2-8الشكل )

90

ماء تتشاااكل ضااامن المحلول، مجموعات من الشاااوارد المميهة نتيجة انحالل األمالح الشااااردية في ال

وعدد جزيئات الماء . 2+[Cu(H2O)4]وشاااااوارد النحاس 3+[Fe(H2O)6]مثال، شاااااوارد الحديد

المركزية، التي تحيط بالشاااردة يساامى بالعدد التساااندي. أي عدد جزيئات الماء التي تسااتند على الشاااردة

هذا العدد يتعلق بعدة عوامل منها:

حجم الشاردة المركزية. -آ

شحنة الشاردة المركزية. -ب

درجة حرارة المحلول. -جـ

ساااااامى تت بعض األمالح تتبلور مع عدد من جزيئات الماء، إذا تركت هذه المحاليل فترة فإن جزيئا

لك: كبري ما المااء فيادعى: بمااء التبلور. مثاال على ذ بالهيادرات. أ تات النحااس هذه األمالح المتبلورة:

.FeSO4.7H2Oكبريتات الحديدي المائية CuSO4.5H2Oالمائية

نهاية المحاضرة الثامنة

إضافات مدرس المقرر