المذيبات

المذيبات
تعريف المذيب :
هو ماده كيمياويه سائله في ظرف التفاعل المعين له القابليه على المساعده في اجراء التفاعل دون التدخل في الصيغ الكيمياويه الناتجه بحيث يمكن فصله عن مزيج التفاعل .
دور المذيب في التفاعلات الكيمياوية :
1-المساعدة على اجراء التفاعل في درجة حرارة منخفضة نسبيا لانه يرفع من احتمالية تصادم الواد المتفاعلة في حالتها دقيقة التجزؤ ومن ثم تفاعلها :
BaBr2+2AgNO3=2AgBr?+Ba(NO3 )2
لايحدث التفاعل اعلاه في حالة مزج المواد بحالتها الصلبة ولكنه يسير بسرعة كبيرة في عند اذابتها في الماء فالمذيب ساعد على زيادة سرعة التفاعل ففي التفاعل اعلاه يسير التفاعل بالاتجاه الامامي لترسيب بروميد الفضة ولكن لو استبدلنا الماء كمذيب بالامونيا السائلة فالتفاعل يسير بالاتجاه العكسي اي ان للمذيب دور في توجيه التفاعل:
2AgBr+Ba(NO3)2??? BaBr2+2AgNO
وللمذيب دور في زيادة سرعة التفاعل فالتفاعل التالي يحصل بوجود الهكسان كمذيب :
C2H5I+(C2H5)3N?(C2H5)4N+I-
تزداد سرعة التفاعل الى 80 مرة بوجود المذيبات البنزين و500 رة بوجود الاسيتون و2800 مرة بوجود النتروبنزين .
2- المساعدة على سرعة فصل وتنقية نواتج التفاعل فعدم ذوبان بروميد الفضة في الماء وعدم ذوبان بروميد الباريوم في الامونيا السائلة يمثلان طريقة سهلة لفصل نواتج التفاعل.
مثال آخر : كبريتات النحاس اللامائية لايكن تحضيرها بوجود الماء كمذيب لذلك تحضر في مذيب بروميد الزئبقيك :
CuBr2+HgSO4?HgBr2CuSO4
وخواص المذيبات هي التي تحدد استخداماته مثل نقطة الانصهار والغليان وثابت العزل الكهربائي فمثلا اذا كان ناتج التفاعل يتفكك في الحرارة العالية يستخدم مذيب درجة غليانه واطئة بدلا من الماء مثل الامونيا واذا كان ناتج التفاعل يغلي في نفس درجة غليان المذيب فمن الصعب فصله فيستخدم مذيب درجة غليانه اعلى من الماء مثل حامض الكبريتيك وكذلك ثابت العزل الكهربائي للمذيب مهم ويقيس مدى قطبية المذيب فيستخدم في تقدير ذوبانية المواد القطبية وغير القطبية في ذلك المذيب .
ثابت العزل الكهربائي: هو النسبة بين المجال الكهربائي بين لوحين مشحونين يفصلهما فراغ الى المجال الكهربائي بين نفس اللوحين تفصلهما المادة المعنية
فلو ذهبنا الى قانون الجذب الكهروستاتيكي لكولومب الذي ينص على ان قوة الجذب الكهربائي بين شحنتين مختلفتين تتناسب طرديا مع حاصل ضربهما وعكسيا مع مربع المسافه بينهما مضروبه في ثابت العزل للمائع الذي يفصلهما

فكلما كان ثابت العزل كبير كانت قوة التجاذب بين الايون السالب والموجب للملح قليله وامكن ابتعادهما عن بعضهما وبالنتيجه الحصول على اذابه جيده للملح مثال :
ثابت العزل لحامض الكبريتيك 110 في حين ثابت العزل للماء 78,5 وثابت العزل للبنزين 2,2 .فتزداد الذوبانية في المذيبات ذات ثابت العزل المرتفع. وتقل بانخفاضه لان ذلك يؤدي الى تكوين الازواج الايونية وجزيئات الالكتروليت غير المتاينه ممايؤدي الى انخفاض قابلية ذوبان الاملاح وخاصة المتكونه من ايونات عالية الشحنه
س: رتب الايونات التالية حسب الزيادة في قابلية ذوبانها في الماء والامونيا السائلة:
F-,I-,Br-,Cl-
تزداد الذوبانية في الماء فيكون اكثرها الفلوريد ثم الكلوريد ثم البروميد ثم اليوديد لزياد الصفة الايونية بينما في الامونيا فيكون اكثرها اليوديد ثم البروميد ثم الكلوريد ثم الفلوريد لزيادة الصفة التساهمية ولكون الماء اكثر قطبية من الامونيا
كذلك الخواص الحامية والقاعدية للمذيب تلعب دورا مهما في تفاعلات الحوامض والقواعد وخاصة الضعيفة منها.
تصنيف المذيبات :
ان التصنيف الواسع الاستخدام للمذيبات يعتمد اساسا على الخاصيه البروتوفيليه للمذيب ( وهي انتزاع او اكتساب بروتون ) وتصنف الى :
1 : المذيبات البروتونيه : وهي المذيبات التي تكون فعاله بالنسبه لانتقال البروتون
وتتفكك فيها الحوامض والقواعد بالشكل التالي :
HA+SH=SH2+ +A-
B+SH=BH+ +S-
اذ ينتقل بروتون من الحامض HA الى جزيئة المذيب SH او من جزيئة المذيب الى القاعدة B وهذه التفاعلات تعتمد على الخواص الحامضية والقاعدية للمذيب ويمكن تقسيم المذيبات البروتونية الى :
a – المذيبات الحامضيه او البروتوجينية: وتمتلك قابليه كبيره لمنح البروتون مثل: , HCl , H2SO4 HNO3
b – المذيبات القاعدي او البروتوفيلية : وتمتلك الفه كبيره للبروتون مثل : NH3 , البيريدين , الهيدرازين .
c – المذيبات الامفوتيريه : والتي تكون لها قابليه على منح البروتون ولها قابليه على اكتساب البروتون مثل الماء والكحول
وبسبب تاثير التساوي فان المذيبات البروتونية تحدد مدى حامضية وقاعدية المادة المذابة. ففي المحاليل المائية لايوجد حامض اقوى من H3O+ ولا قاعدة اقوى من OH- فكلا من HClO4و CF3COOH يعمل كحامض قوي في الماء واذا كان المذيب حامض الكبريتيك المركز بدلا من الماء فلايظهر اي خواص حامضية ويبدو وكانه حامض ضعيف.
2 :المذيبات الخاملة ( المذيبات اللابروتونيه) : وهي المذيبات التي تكون خامله بالنسبه لانتقال البروتون وتقسم الى :
a – مذيبات غير مستقطبه : مثل الهيدروكاربونات المشبعة وليس لها القابليه على تمذوب المذاب ولا يحدث لها التأين الذاتي مثل CCl4 والسايكلوهكسان وتتميز بثابت عزل منخفض اق من 10
b – مذيبات عالية الاستقطاب ولاتتأين بسهوله : ومن امثلتها الاسيتونتريل ( ) , ثنائي مثيل اسيت أمايد ( ) DMA ثنائي مثيل سلفوكسيد (CH3)2S=O ثنائي اوكسيد الكبريت والنايتروميثان وثابت العزل لها من 20-40وهي مواد قطبية تذوب المواد الايونية بدرجة ملحوظه ولمعظمها خواص قاعدية عيفة اي ان قابليتها للبروتونات ليست صفرا كما في المذيبات غير البروتونية .يكون ميثوكسيد الصوديوم اقوى قاعدية في ثنائي مثيل سلفوكسيد ب 109 مرات عنه في الكحول الاثيلي
وتعد بكونها مذيبات تناسقيه جيده بسبب استقطابها وتسلك عند التناسق كقاعده ( ليكاند ) مثال :


c – مذيبات عالية الاستقطاب وذات التأين الذاتي : وهي شديدة الفعاليه ومن الصعوبه المحافظه عليها بصوره نقيه لانها تتفاعل مع الكميات القليله من الرطوبه او الشوائب ومن اهمها BF3 وتنعدم في هذه المذيبات ظاهرة تاثير التساوي فيمكن استخدامها لمقارنة قوى الحوامض والقواعد بنجاح.


في المثال الاول Sb حامض اقوى من البورون وفي المثال الثاني B حامض لويس اقوى من Ag
3-الاملاح المنصهره ( molten salts ) :
تعد الاملاح المنصهره احد أنظمة المذيبات غير المائيه وتمتاز عن الانظمه المائيه بالمميزات الاتيه :
1 – الترابط القوي والطبيعه المستقره للمذيب
2 – المقاومه العاليه التي تمنع تحطيم المذيب بالتفاعلات الكيمياويه الشديده
3 – التراكيز العاليه للنوعيات المختلفه خاصة الايونات السالبه التناسقيه التي لايمكن الحصول عليها حتى في المحاليل المائيه المشبعه
وسندرس هذه المميزات بالتفصيل
خواص المذيب : يمكن تصنيف الاملاح المنصهره على اساس بنية السائل المنصهر الى مجموعتين :
المجموعه الاولى : تتكون من مركبات التآصر فيها آيوني مثل هاليدات الفلزات وهذه لايحدث فيها تغير ملموس عند انصهارها ماعدا انخفاض تناسقها السداسي في البلوره الى التناسق الرباعي في السائل المنصهر ويحصل فيها تحطم الترتيب الواسع للشبكه الفراغيه الموجوده في البلورات ولكن الترتيب الموقعي والذي فيه كل آيون موجب محاط بعدد من الايونات السالبه يبقى كما كان عليه في البلوره . تمتاز بانها الكتروليتات جيدة التوصيل بسبب وجود العدد الكبير من الايونات , ومثال عليها منصهر ملح الطعام .
المجموعه الثانيه : تتكون من مركبات التآصر فيها تساهمي وعند انصهارها تكون جزيئات منفرده مع امكانية حصول التاين الذاتي مثلا التاين الذاتي لهاليدات الزئبق

محاليل الفلزات في الاملاح المنصهره : تذوب بسهوله الفلزات القلويه في المحاليل المنصهره لهاليداتها مثلا يذوب السيزيوم بسهوله في هاليدات السيزيوم كليا وفي جميع درجات الحراره فوق درجة انصهار الهاليد , ومن ناحية اخرى تذوب بصعوبه فلزات الزنك والقصدير في المحاليل المنصهره لهاليداتها بحيث من الصعب الكشف عن الفلز في هذه المحاليل , وهناك فرضيات عديده ولكنها غير مقنعه لتفسير الذوبانيه بهذه الصوره واحدها هو حصول عملية اختزال للايون الموجب للملح المنصهر الى حالة تاكسد اوطا مثلا

+1 .....اختزال ................ +2
تكوين المعقدات : الاملاح المنصهره تعتبر وسطا جيدا لتكوين العديد من المعقدات بصورة اسهل مما لو استخدمت المحاليل المائيه وذلك لتوفير الليكاند فيها بتركيز عال , مثلا تركيز الكلورايد في المحلول المائي المركز لحامض الهيدروكلوريك هو 12 مولاري بينما تركيز ايون الكلورايد في منصهر كلوريد الليثيوم هو 35 مولاري بالاضافه الى انه ليس هناك في منصهرات الفلزات اية ليكاندات منافسه مثل الماء في المحاليل المائيه لذلك يمكن تحضير المعقدات الحساسه للماء في مثل هذه المنصهرات

انعدام فعالية الاملاح المنصهره : يمكن اجراء العديد من التفاعلات باستخدام محاليل الاملاح المنصهره والتي لايمكن اجرائها بالمحاليل المائيه لتفاعل الماده مع الماء بشده مثال ذلك عمليات انتاج الكلور والبروم والفلور والصوديوم والمغنيسيوم والالمنيوم في افران الصهر لايمكن استخدام الماء لذلك لفعاليته مع تلك المواد حيث انه لايمكن جمعها او فصلها من منظومة التفاعل ففي عمليات التحليل الكهربائي لمنصهر فلوريد البوتاسيوم الهيدروجيني يمكن تحضير غاز الفلور

وفي عمليات انتاج المعادن تستخدم صهيرة CaO لازالة السيليكا كشوائب من ناتج التفاعل

تصنيف آخر للمذيبات :1- المائية:الماء كمذيب : يعتبر الماء افضل المذيبات للاسباب الاتيه :
1 – سهولة تنقيته
2 – وفرته
3 – عدم سميته
4 – تواجده في الحاله السائله بدرجة الحراره الطبيعيه 25 oم
5 – خواصه الكيمياويه والفيزياويه تسمح له بالاستخدام في ظروف الدراسات الطيفيه والفيزياويه
6 – له ثابت عزل عالي
7 – خاصيته الامفوتيريه