هل ذوبان السكر تحول فيزيائي ام كيميائي

أحد التطبيقات على تجارب الذوبان هو ذوبان السكر في الماء والذي يعتبر تغيرًا فيزيائيًا وليس كيميائيًا، حيث أنّ المادة التي تنتج هي فقط محلول للسكر المذاب في الماء ولا تتغير أي خواص أو صفات على المواد الجديدة.

وبكل بساطة فإنّ

الفرق بين التغيرات الفيزيائية والكيميائية

يرجع إلى التركيب للمواد الناتجة، أي في حال لم تتغير المواد الجديدة في صفاتها وخواصها فإنّ أي تغير قد يحدث هو تغير فيزيائي فقط أي أثر التغيير على الشكل وليس التركيب.

التغير الفيزيائي

الفرق بين التفاعل الفيزيائي والتفاعل الكيميائي هو التركيب، وبشكل خاص فإنّ التفاعل الكيميائي يكون فيه تغيير في تركيبة المواد المعنية؛ بينما في التغيير الفيزيائي هناك اختلاف في المظهر أو الرائحة أو العرض البسيط لعينة من المادة دون تغيير في التركيب.

على الرغم من أننا نطلق عليها اسم ردود الفعل الفيزيائية، إلا أنه لا يوجد رد فعل يحدث بالفعل، ومن أجل حدوث رد فعل، يجب أن يكون هناك تغيير في التركيب الأولي للمادة المعنية.

وبالتالي يجب أن نشير ببساطة إلى ردود الفعل الفيزيائية كتغيرات جسدية من الآن فصاعدًا.

كما وتقتصر التغييرات الفيزيائية على التغييرات التي تؤدي إلى اختلاف في العرض دون تغيير التكوين، وبعض التغييرات الشائعة على سبيل المثال لا الحصر هي:

تغير في اللون.
تغير في درجة الحرارة.
تغير في الشكل
تغيير الحالة وتعتبر نقطة الغليان ونقطة الانصهار هي عوامل مهمة في تحديد هذا التغيير.

كما وتشمل الخصائص الفيزيائية العديد من الجوانب الأخرى للمادة، وفيما يلي على سبيل المثال لا الحصر بعض الخصائص الفيزيائية:

البريق.
إمكانية السحب في سلك رفيع
الكثافة.
اللزوجة.
الذوبان.
الكتلة.
الصوت.

ويشار إلى أي تغيير في هذه الخصائص الفيزيائية على أنه تغيير فيزيائي.

التغير الكيميائي

من ناحية أخرى فإنّ التغييرات الكيميائية مختلفة تمامًا، ويحدث التغيير الكيميائي عندما تتغير تركيبة المادة. كما ويحدث تغير كيميائي عندما تنكسر الروابط وتتشكل روابط جديدة، لذلك ليس من السهل معرفة

كيف يمكن ملاحظة التغير الكيميائي

، لأنّ التغيير يحدث في تركيبة المادّة نفسها، وفيما يلي مؤشرات على التغيرات الكيميائية:

تغير في درجة الحرارة.
تغيير في اللون.
رائحة ملحوظة خاصة بعد بدء التفاعل.
تشكيل راسب.
تشكيل الفقاعات.

وعندما يتم خلط اثنين أو أكثر من المواد المتفاعلة ويلاحظ تغير في درجة الحرارة واللون وما إلى ذلك، فمن المحتمل حدوث تفاعل كيميائي.

هذه ليست مؤشرات محددة، كما وقد لا يحدث تفاعل كيميائي، لذلك لا يعتبر التغيير في اللون دائمًا تغييرًا كيميائيًا.

إذا كان على المرء أن يغير لون مادة ما في سيناريو تفاعل غير كيميائي، مثل طلاء سيارة فإن التغيير يكون فيزيائيًا وليس كيميائيًا، وهذا لأن تكوين السيارة لم يتغير. [1]

معادلة ذوبان السكر في الماء

إنّ عملية ذوبان السكر في الماء ومعرفة ما إذا كان التغير والتحول هو تغير فيزيائي أم كيميائي صعب قليلاً في الفهم من معظمها، ولكن إذا نظرت إلى تعريف التغييرات الكيميائية والفيزيائية، سترى كيف تعمل.

إذابة السكر في الماء هو مثال على التغيير الفيزيائي، والسبب أنّه ينتج عن التغيير الكيميائي منتجات كيميائية جديدة، التي تعتبر أهم

دلائل حدوث التغير الكيميائي

.

أي لكي يكون ذوبان السكر في الماء تغيرًا كيميائيًا، يجب أن ينتج شيء جديد، كما ويجب أن يحدث تفاعل كيميائي.

ومع ذلك فإن خلط السكر والماء ينتج ببساطة محلول السكر في الماء الذي قد يغير من شكل المواد، ولكن ليس التركيب نفسه فهذا ما يجعلنا نقول أنّه تغيير فيزيائي.

وتتمثل إحدى طرق تحديد بعض التغييرات الفيزيائية، وليس كله في التساؤل عما إذا كانت المواد الأولية أو المواد المتفاعلة لها نفس الهوية الكيميائية مثل المواد أو المنتجات النهائية، وإذا قمت بتبخير الماء من محلول ماء سكر فسيتبقى لك السكر.

في أي وقت تحل فيه مركبًا تساهميًا مثل السكر، فأنت تنظر إلى تغيير فيزيائي، حيث تتباعد الجزيئات أكثر في المذيب، لكنها لا تتغير.

ومع ذلك، هناك خلاف حول ما إذا كان حل مركب أيوني مثل الملح هو تغيير كيميائي أو فيزيائي بسبب حدوث تفاعل كيميائي، حيث يتكسر الملح إلى أيونات مكونة الصوديوم والكلوريد في الماء.

تعرض الأيونات خصائص مختلفة عن المركب الأصلي، وهذا ما يشير إلى تغيير كيميائي، ومن ناحية أخرى إذا تبخرت الماء فسيتبقى لك ملح.

وبصيغة أخرى فإنّ إذابة السكر في الماء هو تغيير فيزيائي لأن جزيئات السكر مشتتة داخل الماء، لكن جزيئات السكر الفردية لم تتغير.

وكما يبدو أن هذا يتفق مع التغيير الفيزيائي، لذلك سيكون هناك حجج صحيحة لكلا الإجابتين. [3]

تجربة ذوبان السكر في الماء

الذوبان بالمعنى العام يشير إلى القدرة على الذوبان وعادة في سائل، ومع ذلك يستخدم الكيميائيون كلمة قابلية الذوبان لتعني أيضًا الحد الأقصى لمقدار مادة كيميائية تذوب في كمية معينة من المذيب عند درجة حرارة معينة.

ولعلك تتساءل ما مقدار السكر الذي يمكن أن يذوب في فنجان من الماء الساخن؟ بالتأكيد ستختلط ملعقة صغيرة مع السائل وتختفي بسهولة تامة.

ومع ذلك بعد محاولة إذابة عدة ملاعق صغيرة أخرى، ستأتي نقطة حيث السكر الإضافي الذي يضيفه المرء لن يذوب ببساطة.

لن يؤدي أي قدر من التحريك إلى اختفاء السكر واستقرار البلورات في قاع الكوب، وفي هذه المرحلة يُقال إن فنجان الماء مشبع ولا يمكنه إذابة المزيد من السكر.

يُعرف السكر المذاب إلى فنجان الماء بالمذاب، وعند إضافة هذا المذاب إلى السائل، والذي يسمى المذيب، تبدأ عملية الذوبان.

ببساطة في هذه التجربة تنفصل جزيئات السكر وتنتشر بالتساوي في جميع أنحاء جزيئات المذيب، مما يخلق خليطًا متجانسًا يسمى المحلول.

وهناك مؤثرات قد تؤثر على عملية ذوبان السكر في الماء أو أي مذاب آخر، وهذه المؤثرات هي:

درجة الحرارة

تزيد درجة الحرارة على ذوبان السكر في الماء، وبالنسبة لمعظم المواد المذابة، كلما ارتفعت درجة حرارة المذيب، زادت سرعة ذوبانه وزادت قابليته للذوبان.

لذلك سيكون الأسرع إذابة السكر في الماء الساخن، فإنّ محاولة إذابة السكر في الثلج هي عملية أبطأ كثيرًا وستؤدي غالبًا إلى تراكم السكر في قاع الكوب.

قابلية ذوبان السكر والمركبات الثلاثة الأخرى المدرجة تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة، وتظهر معظم المركبات الصلبة نفس السلوك.

تشير إحدى النظريات لشرح هذه الملاحظة إلى أن جزيئات المذيبات الساخنة، التي تتحرك أسرع من الجسيمات الباردة، تكون في المتوسط أكثر انتشارًا.

وهذا يخلق مساحات أكبر ويزيد من كمية المذاب التي يمكن أن تتناسب مع المذيب، ومع ذلك فإنّ القواعد أقل قابلية للذوبان في الماء الساخن منها في البرودة.

الترابط الكيميائي

ليست كل المواد قابلة للذوبان بالتساوي عند نفس درجة الحرارة، فعند 41 درجة فهرنهايت، أي 5 درجات مئوية، تكون قابلية ذوبان السكر أكبر بثلاث مرات من ملح الطعام.

حتى المواد مثل الزجاج العادي التي يبدو أنها لا تذوب تفعل ذلك في الواقع لكن قيم قابليتها للذوبان صغيرة للغاية.

تختلف أنواع الروابط أو القوى التي تربط جزيئات السكر معًا عن تلك الموجودة في الزجاج، والتفاعل بين القوى الجاذبة التي تربط هذه الجسيمات ببعضها البعض والقوى الجذابة لجزيئات المذيبات مسؤولة عن الذوبان المختلف. [2]