فيديو السؤال: تحديد سبب وصف سبيكة صلبة بأنها محلول صلب الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

تنتج سبيكة صلبة عن طريق خلط كميات صغيرة من العنصر ‪B‬‏ مع الفلز ‪A‬‏. لماذا قد توصف هذه السبيكة بالمحلول الصلب؟ أ: تحدث ذرات ‪B‬‏ خللًا في شبيكة ‪A‬‏ منتجة بنية غير منتظمة بدرجة كبيرة تشبه المحلول. ب: تستطيع ذرات ‪B‬‏ التحرك بحرية خلال شبيكة ‪A‬‏، مثلما يتحرك المذاب خلال المذيب. ج: تحل ذرات ‪B‬‏ عشوائيًّا محل ذرات شبيكة ‪A‬‏، مثلما يفعل المذاب في المذيب. د: تزيد ذرات ‪B‬‏ التوصيلية الكهربية لـ ‪A‬‏، مثلما يفعل المذاب في المذيب. هـ: تحدث ذرات ‪B‬‏ خللًا في شبيكة ‪A‬‏ تنتج عنه فراغات يمكن للمذيب ملؤها.

دعونا نبدأ بإفراغ بعض المساحة.

السبيكة الفلزية خليط يحتوي على نوعين مختلفين على الأقل من العناصر. لكي يوصف الخليط بأنه سبيكة، يجب أن يحتوي دائمًا على عنصر فلزي واحد على الأقل. تحتوي السبيكة، خاصة تلك التي تتكون من عنصرين بنسبتين غير متساويتين، على مكون له نسبة أكبر ومكون له نسبة أقل. هذا التعريف مشابه لتعريف المحلول، الذي هو أيضًا خليط يحتوي على عنصرين كيميائيين مختلفين على الأقل. في المحلول يذوب المذاب في مذيب. المذيب هو المكون ذو النسبة الأكبر في المحلول، والمذاب هو المكون ذو النسبة الأقل. توصف السبائك أحيانًا بأنها محاليل فلزية صلبة بسبب أوجه التشابه هذه.

بالإضافة إلى ذلك، تترتب الذرات في السبيكة على نحو مماثل لترتيب الذرات في محلول سائل، وهو ما يعني أن ذرات عنصر كيميائي واحد على الأقل له النسبة الأقل تذوب أو تنتشر في شبيكة عنصر فلزي آخر له النسبة الأكبر.

تحضر السبائك عادة بتسخين عناصر الفلزات. تسخن العناصر حتى تصبح في حالة سائلة. وبعد ذلك تخلط معًا. بمجرد أن يتحول الخليط إلى الحالة الصلبة، تصبح الذرات ثابتة في بنية فراغية منتظمة. ويصبح للسبيكة الناتجة خواص تختلف عن خواص مكوناتها.

السؤال المطروح علينا هو: لماذا يمكن وصف سبيكة صلبة أنتجت عن طريق خلط كميات صغيرة من العنصر ‪B‬‏ مع كمية أكبر من الفلز ‪A‬‏ بالمحلول الصلب؟ دعونا نلق نظرة على خيارات الإجابة واحدًا تلو الآخر.

يوضح الخيار أ أن ذرات ‪B‬‏ تحدث خللًا في شبيكة ‪A‬‏ منتجة بنية غير منتظمة بدرجة كبيرة تشبه المحلول. على الرغم من أن بنية الشبيكة يمكن أن يحدث بها خلل، فلا يمكن اعتبارها غير منتظمة بدرجة كبيرة؛ لأن الشبيكة، وإن حدث بها خلل، يظل لها ترتيب منتظم وفقًا لتعريفها. ومن ثم فإن الخيار أ ليس الإجابة عن هذا السؤال.

يوضح الخيار ب أن ذرات ‪B‬‏ يمكنها التحرك بحرية خلال شبيكة ‪A‬‏، مثلما يتحرك المذاب خلال المذيب. بما أن ذرات العنصر ‪B‬‏ ليست ثابتة في بنية فراغية، فإن هذا الوصف أقرب إلى وصف المحلول السائل. ولهذا السبب فالخيار ب غير صحيح.

يوضح الخيار ج أن ذرات ‪B‬‏ تحل عشوائيًّا محل ذرات شبيكة ‪A‬‏، مثلما يفعل المذاب في المذيب. يطابق ذلك إلى حد كبير وصف ما يسمى بالسبيكة الاستبدالية، حيث يمكن لذرات أحد العناصر أن تحل محل ذرات عنصر آخر في حال كانت لهما خواص ترابط وأقطار ذرية متشابهة. ومن ثم يبدو أن هذا الوصف يطابق وصف السبيكة. إذن من المرجح أن يكون الخيار ج هو إجابة هذا السؤال. لكن للتأكد من ذلك، دعونا نلق نظرة على الخيارين د، هـ.

يوضح الخيار د أن ذرات ‪B‬‏ تزيد التوصيلية الكهربية لـ ‪A‬‏، مثلما يفعل المذاب في المذيب. على الرغم من أن التوصيلية الكهربية لسبيكة ما يمكن أن تكون أعلى من التوصيلية الكهربية للعناصر المكونة لها، فإن المحلول، وفقًا لتعريفه، لا يزيد التوصيلية الكهربية. إذن فالخيار د غير صحيح.

يوضح الخيار هـ أن ذرات ‪B‬‏ تحدث خللًا في شبيكة ‪A‬‏ تنتج عنه فراغات يمكن للمذيب ملؤها. يمكن أن تحدث السبيكة خللًا في شبيكة فلز تنتج عنه فراغات. لكن إنتاج الفراغات ليس له علاقة بتعريف المحلول الصلب. ومن ثم فإن الخيار هـ غير صحيح.

يمكننا الآن استرجاع كل الخيارات. نعلم الآن أنه يمكن وصف السبيكة المعطاة في السؤال بأنها محلول صلب؛ لأن ذرات ‪B‬‏ تحل عشوائيًّا محل ذرات شبيكة ‪A‬‏، مثلما يفعل المذاب في المذيب. وهذا يطابق الخيار ج.