ما هو تأثير الشوائب على درجة الانصهار

تأثير الشوائب على درجة انصهار المواد

تنصهر المواد الصلبة غير النقية عند وجود شوائب فيها عند درجات حرارة أقل من تلك النقية، وقد تنصهر أيضًا ضمن نطاق درجة حرارة أوسع؛ إذ يكون نطاق درجة الانصهار للمواد الصلبة النقية ضيقاً، وعادة ما يكون ضمن درجة أو درجتين مئويتين فقط؛ وهو ما يعرف بدرجة الانصهار الحادة؛ إذ تسبب الشوائب حدوث عيوب هيكلية تجعل التغلب على الروابط بين الجزيئات أمراً أكثر سهولة، وغالباً تدل نقطة الانصهار الحادة على أن العينة نقية، بينما يدل نطاق الانصهار الواسع على أنها ليست نقية؛ فالهيكل النقي يتطلب مزيدًا من الحرارة لإذابته.^[١]

وبشكل عام تُعرف نقطة أو درجة الانصهار بأنها درجة الحرارة التي تذوب عندها المادة، أو درجة الحرارة التي تتغير عندها حالة المادة من الحالة الصلبة إلى السائلة، فإضافة بعض الشوائب مثل الملح بنسب معينة إلى الجليد على سبيل المثال يسبب انخفاض درجة انصهاره من 0 درجة مئوية إلى -22 درجة مئوية.^[٢]

لماذا تسبب الشوائب انخفاض درجة انصهار المواد؟

تتشكل العديد من المواد الصلبة؛ كالثلج أو الجليد على شكل أيونات بلورية، أو شبكات مكوّنة من جزيئات مكررة، وترتبط جزيئات هذه الشبكة معًا عن طريق القوى الموجودة بين الجزيئات، والتي تساعد على الحفاظ على البنية القوية والمستقرة، ولصهر المادة الصلبة يجب تسخينها إلى درجة حرارة معينة لتدمير هذا الهيكل، ويؤدي وجود الشوائب فيها إلى إضعاف الشبكة، مما يجعلها أقل استقرارًا، وبالتالي يمكن للمادة أن تنصهر عند درجة حرارة أقل، وهو ما يفسر سبب استخدام إضافة الملح إلى الشوارع المتجمدة لإذابة الجليد؛ فذلك يقلل من درجة انصهاره، ويساعد على ذوبانه.^[٢]

العوامل الأخرى التي تؤثر على درجة الانصهار

يجدر بالذكر هنا أيضاً أن هناك بعض العوامل المؤثرة في درجة انصهار المادة؛ فالروابط التساهمية القوية مثلاً بين الجزيئات في بعض المواد كالألماس تسبب ارتفاع درجة انصهار المادة إلى حد بعيد، كما أن التجاذب القوي بين الجزيئات يؤدي إلى رفع درجة انصهار المادة؛ إذ تكون درجة انصهار مرتفعة عادة؛ بسبب وجود القوى الكهروستاتيكية القوية بين الأيونات، كما أن وجود القطبية في المركبات العضوية يؤدي إلى رفع درجة نقطة انصهار المادة أيضاً.^[١]

تأثير وجود الشوائب على درجة الغليان

يسبب وجود الشوائب في المحلول زيادة درجة غليانه؛ وذلك لأن الشوائب تقلل من جزيئات المحلول المتاحة للتبخير أثناء الغليان، لذلك يحتاج المحلول غير النقي إلى قدر أكبر من الحرارة لتبخيره مقارنة بالمحلول النقي، مما يؤدي إلى رفع درجة الغليان، وتجدر الإشارة هنا أيضاً إلى أن هناك بعض الشوائب التي تسبب تقليل درجة الغليان بدلاً من رفعها، لذلك لا بد معرفة نوع الشوائب التي تضاف إلى المحاليل لفهم التأثير النهائي لها على درجة الغليان بشكل أفضل.^[٣]