فيديو السؤال: اختيار العبارة التي تشرح سبب عدم قابلية امتزاج الماء بالهكسان الكيمياء

خلطت مجموعة من العلماء ‪100 mL‬‏ من الهكسان مع ‪100 mL‬‏ من الماء. لاحظ هؤلاء العلماء أن الهكسان والماء غير قابلين للامتزاج. ما سبب ذلك؟

٠٦:٠٠

‏نسخة الفيديو النصية

خلطت مجموعة من العلماء 100 ملليلتر من الهكسان مع 100 ملليلتر من الماء. لاحظ هؤلاء العلماء أن الهكسان والماء غير قابلين للامتزاج. ما سبب ذلك؟ أ: لأن جزيئات الهكسان ثقيلة، وجزيئات الماء خفيفة. ب: لأن جزيئات الهكسان وجزيئات الماء قطبية. ج: لأن جزيئات الهكسان وجزيئات الماء غير قطبية. د: لأن جزيئات الهكسان غير قطبية، وجزيئات الماء قطبية. هـ: لأن جزيئات الهكسان كبيرة، وجزيئات الماء صغيرة.

في هذا السؤال، علينا تفسير كون الهكسان والماء غير قابلين للامتزاج. ما نعنيه بمصطلح «قابلين للامتزاج» هو تكوين خليط متجانس عند إضافتهما معًا. ومن ثم إذا كان لدينا سائلان قابلان للامتزاج، نقول إنهما يذوبان أحدهما في الآخر. إذا نظرنا إلى الشكل، فسنلاحظ أن الهكسان والماء قد كونا طبقتين في الدورق المخروطي. نفهم من ذلك أن السائلين لا يمتزجان. فهما غير قابلين للامتزاج.

وكما ذكرنا، بما أن قابلية الامتزاج مصطلح يصف مادتين يمكن أن تذوب إحداهما في الأخرى تمامًا، نلاحظ من الشكل أن هذا لا ينطبق على الهكسان والماء. تحدد القطبية النسبية للمواد إذا ما كان بإمكانها الذوبان بعضها في بعض أم لا. لفهم المقصود بالقطبية، دعونا أولًا نعرف مصطلحًا يسمى السالبية الكهربية. السالبية الكهربية هي ميل الذرة إلى جذب أو سحب الإلكترونات المشتركة، أو الكثافة الإلكترونية، في رابطة ما نحوها. وتعطى العناصر قيم سالبية كهربية دون وحدات، وهي التي تشير إلى القوة النسبية التي تجذب بها ذرة العنصر إلكترونات الرابطة. سنتناول لاحقًا كيفية تأثير السالبية الكهربية على القطبية.

يمكننا وصف المواد بأنها قطبية أو غير قطبية. تتكون المواد القطبية من جزيئات قطبية لها توزيع غير متماثل أو غير متساو للكثافة الإلكترونية. هذا التوزيع غير المتماثل ناتج عن وجود روابط قطبية داخل الجزيء، وكذلك بسبب شكل الجزيء. توجد الروابط القطبية داخل جزيئات معينة بسبب الاختلاف في السالبية الكهربية بين الذرات المترابطة. أما المواد غير القطبية، فتتكون من جزيئات تتوزع الكثافة الإلكترونية فيها بشكل متساو.

دعونا نرسم تركيب المادتين في هذا السؤال لفهم ذلك أكثر. الماء جزيء منحن. وهو يتكون من ذرة أكسجين واحدة عالية السالبية الكهربية تساوي قيمة سالبيتها الكهربية 3.44، وذرتي هيدروجين سالبيتهما الكهربية أقل؛ حيث تبلغ قيمة كل منهما 2.20. الكثافة الإلكترونية لجزيء الماء غير متماثلة وهي أقرب إلى ذرة الأكسجين ذات السالبية الكهربية العالية؛ نظرًا لأن سالبيتها الكهربية أعلى. هذا يجعل طرف الأكسجين من الجزيء سالب الشحنة قليلًا، أو ‪𝛿‬‏ سالب. والطرف الآخر من الجزيء، أو ما يمكن وصفه بالقطب، وهو الذي يحتوي على ذرتي الهيدروجين، يكون موجب الشحنة قليلًا، أو ‪𝛿‬‏ موجب.

نلاحظ إذن أن هناك قطبين أو طرفين لهذا الجزيء المنحني مختلفين في كثافتهما الإلكترونية. ومن ثم؛ فإن الماء جزيء قطبي.

أما الهكسان، فهو جزيء هيدروكربوني يحتوي على الهيدروجين والكربون فقط، مع وجود ست ذرات كربون في سلسلة. وعلى الرغم من أن قيمة السالبية الكهربية للكربون أعلى من الهيدروجين، وهي 2.55 مقابل 2.20، وهو ما يجعل الروابط الفردية قطبية بعض الشيء، فإن التركيب الكلي لجزيء الهكسان غير قطبي. فما سبب ذلك؟ نتيجة لهذا التركيب المتسلسل، لا تكون الكثافة الإلكترونية لأي من طرفي الجزيء أعلى من الأخرى. وتتوزع الإلكترونات بالتساوي عبر جزيء الهكسان. ومن ثم، فإن الهكسان غير قطبي. بسبب هذا الاختلاف في القطبية، لا يذوب الهكسان والماء أحدهما في الآخر.

لا يختلط الماء بالمواد غير القطبية، لأن التداخلات بين جزيئات الماء أقوى من تلك التي قد توجد بين الماء والجزيئات غير القطبية. هذا يعني أنه غير مفضل من حيث الطاقة أن تختلط المادتان. ومن ثم، فإنهما غير قابلتين للامتزاج. إذن يمكننا استنتاج أن الخيار د: لأن جزيئات الهكسان غير قطبية وجزيئات الماء قطبية، هو التفسير الصحيح لعدم قابلية الماء والهكسان للامتزاج.

لا تتحدد قابلية الامتزاج بناء على ثقل الجزيئات أو خفتها؛ ومن ثم فإن الخيار أ ليس التفسير الصحيح. ينص الخيار ب على أن كلًّا من الهكسان والماء قطبيان. وهذا ليس صحيحًا. ويذكر الخيار ج أن الهكسان والماء كليهما غير قطبي. هذا أيضًا غير صحيح. وأخيرًا، فإن أحجام الجزيئات، سواء أكانت كبيرة أم صغيرة، لا تؤثر بالضرورة على قابلية هذه الجزيئات للامتزاج من عدمها. إذن الخيار هـ أيضًا عبارة غير صحيحة.

بذلك نكون قد تأكدنا من أن العبارة د هي فقط التي تفسر تفسيرًا صحيحًا سبب عدم قابلية الهكسان والماء للامتزاج. وهو أن جزيئات الهكسان غير قطبية، وجزيئات الماء قطبية.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.