ذوبان الشاى أو القهوة في الماء
21/05/2000
تاريخ
نحن ندرس ذوبان بعض المواد في الماء. فالماء يذيب الملح، السكر، ولكن بالنسبة للشاى، أو القهوة، بماذا نسمي هذه الظاهرة؟ الماء يتغير لونه، ولكن تظل هناك جزيئات الشاى والقهوة (بعكس السكرالذي يختفي). لقد فكرت في تعبير "نقع" ولكنى لست راضي.
23/05/2000
تاريخ
إن أول سؤال كان قد طرح، وكذلك الذي يليه، يرجع إلى قدرة الماء على إذابة عدد كبير من المواد، حيث أن ميكانيكية عملية الذوبان متعددة وتعتمد على طبيعة المواد المذابة. والحالة الأكثر بساطة هي حالة الجزيئات الحيادية المتعادلة ممثلة لتجاذب للماء. ويعد السكر هو النموذج المثالي، فجزيئات الجلوكوز، مثل جزيئات الفركتوز(الإثنان هما مكونات جزيئات السكروز)، كلها محاطة بمجاميع الهيدروكسيل OH ،القابلة للاتحاد بجزيئات الماء. وأما المواد التي تعتبر من أصل عضوي، فهى تحتوي على عدد كبير من تلك المجاميع، وعادة تكون غير ملونة، باستثناء بعض الأحيان التي قد تكون ملونة، وهو ما يحدث عادة عندما نلجأ لمعاملة حرارية شديدة. مثال، الكراميل، وأيضا المواد الناتجة عن تحميص البن. والمواد ملونة طبيعيا القابلة للذوبان وتوجد مثلا في الكرنب الأحمر، والبنجر، والتبغ، ونجدها أيضا في الشاى الأسود. في كل تلك الحالات فإننا نتحدث عن عملية إذابة حقيقية، وتعتبرالجزيئات متفرقة كلية في السائل يصعب الحصول عليها بعملية ترشيح عادية. فالماء يستطيع أن يذيب بعض المواد وذلك بعمل تبادل في التركيب الجزيئي، كما هو الحال مع المواد الأيونية مثل ملح الطعام، كلوريد الصوديوم، حيث ينفصل أيون الصوديوم في الماء وهو مشحون بشحنة موجبة، وأيون الكلور المشحون بشحنة سالبة. وتلك أيضا، هي حالة الصابون الذي يذوب معطياً أيون صوديوم حر الحركة، وأيون حامض كربوكسيلي به ذيل طويل ، غير محب للماء ولا يذوب. وتكون النتيجة أن تلك الأيونات الكاربوكسيلية تنظم نفسها في
هيكل معقد، أقل أو أكثر تنظيما، ويطلق عليه " البلورات السائلة"، والتي تكون نوعاً من الشبكات في الماء، وتنشر الضوء بقوة، ومن هنا يظهر اللون الأبيض للمياه الصابونية. تلك الهياكل تستطيع تغيير شكلها، وتستطيع إذا اختراق المصفاة العادية. وللتخلص من الصابون، يجب اللجوء لتصفية شديدة، أولعملية امتصاص، مثل استخدام الفحم المنشط، أوالترسيب الكيميائي. الأيون ثنائي الكلسيوم الموجود في الماء "أصلب"، يقوم على الأقل بدفع جزئين من الصابون. أما آخر أنواع الإذابة/المحاليل، الموجودة في الماء هي الاستحلاب، ويعتبر اللبن هو أحد أمثلتها، فجزيئاته التي لا تذوب في الماء (جزيئات دهنية)، تكون مرتبطة بجزيئات منجذبة لها من ناحية، ومن ناحية أخرى منجذبة للماء. وهذه الغرويات تكون شديدة الثبات، ولكن يمكن قلقلتها كيميائيا، مثلا عن طريق التغيير في الحموضة بالتحميض. وأي كانت المادة المذابة في المحلول، فإن وسائل التصفية الشديدة التي تستخدام لتطهير المياه تسمح بالتخلص منها، بما في ذلك كلوريد الصوديوم، وتعمل بعض المصانع الحديثة لتحلية مياه البحر على هذا الأساس.