كيفية فصل خليط الرمل والماء والملح هي مسألة هامة في مجال الكيمياء، وتثار باستمرار من قبل الطلاب. فعلم الكيمياء هو واحد من أهم العلوم التي تتناول المواد ومكوناتها والتغيرات التي تطرأ عليها. وسنناقش إجابة هذا السؤال بتفصيل بعض الشيء في المقال التالي.
نبذة عن المخاليط
يمكن التعرف على المزيجات عن قرب من خلال عرض النقاط التالية
تعريف المخاليط
- هو عبارة عن مزيج بين مادتين أو أكثر، وتحتفظ كل مادة بصفاتها الأصلية.
أساس فصل المخاليط
- في حال رغبتنا في فصل المزيج بشكل عام، يجب علينا البحث عن ما يسمى بالخاصية المميزة لأي من مكونات المزيج.
- يمكن أن تكون تلك السمة المميزة حالة الذوبان، الطفو فوق سطح الماء، المغناطيسية، أو حجم الحبيبة.
أنواع المخاليط
هناك 2 نوع رئيسي من المخاليط وهما يكونا:
- متجانسة: يعتبر من الصعب تفكيكها بسبب أن لديها مكونات واحدة تشترك في الخصائص ، ومن السهل التعرف على المادة المذابة والمذيبة فيها ، حيث تكون جزيئات المادة المذابة صغيرة جدا ، وتتكون المخاليط المتجانسة من أكثر من مكون.
- من أمثلة المخاليط المتجانسة ما يلي: الخل، السكر، الماء، الهواء، ماء الأمطار، الفولاذ، ومساحيق الغسيل.
- غير متجانسة: المخاليط هي مزيج من مكونات مختلفة، حيث لا تكون المواد المكونة موزعة بشكل متساو، ويمكن استخدام طرق فصل مختلفة لفصل هذه المخاليط، وهناك نوعان رئيسيان من المخاليط
- مخاليط معلقة: تعبير يشير إلى خليط من مواد صلبة ومادة سائلة.
- مخاليط غرورية: عبارة عن مزج بين مادتين سائلين ولكنه صعب خلطهما معا.
- الرمل مع الماء، الدم، نشا الذرة والسكر، الزيت مع الخل، اللوحة الزيتية، والدخان هي أمثلة مشهورة للمزيج غير المتجانس.
أمثلة على المخاليط
- عند مزج برادة الحديد والماء وكلوريد الصوديوم (الملح)، يذوب الملح في الماء ويبقى مالحا، بينما تترسب برادة الحديد في الماء وتجذب بسهولة بواسطة المغناطيس.
- مزيج الرمل والملح والماء لا يذوب الرمل بالماء، إذ يحتفظ بخصائصه، وبالمثل، يستمر الملح في أن يكون مالحا على الرغم من ذوبانه.
كما أدعوك للتعرف على: تتكون المخاليط من عناصر ولكن بنسب محددة مختلفة متساوية
كيفية فصل خليط الرمل والماء والملح
- من خلال إجراء عملية الترشيح، والتي تعرف أيضا بعملية التصفية، يمكن فصل المواد الصلبة غير القابلة للذوبان عن المحاليل المذابة، وذلك باستخدام مرشح يعمل كغشاء مسامي يسمح بتدفق الماء وخروجه من خلال المسام.
- بعد تبخر الماء، تبقى المواد الصلبة في ورقة الترشيح، بحيث تتعلق بها، وبالتالي يمكننا بسهولة تعلم كيفية فصل خليط الرمل والماء والملح، حيث نحصل على الرمل بمفرده ثم يتبقى الملح والماء، ونستخدم عملية التبخير لفصلهما، حيث يتبخر الماء ثم يتبقى الملح.
طرق أخرى لفصل مزيج الرمل والماء والملح
بالإضافة إلى الطريقة التي تم ذكرها سابقا لفصل مخلوط الرمل والماء والملح، يمكن أيضا الاستعانة بإحدى الطرق التالية:
الفصل المادي
- يكون كل من الرمل والملح مواد جامدة ومن السهل رؤية أجزائها المنفصلة، وتعتمد عملية الفصل المادي على اختلاف كثافة المواد المختلطة، حيث تكون كثافة الرمل 2.16 جم/سم3، بينما تكون كثافة الملح 2.65 جم/سم3.
- عند غربلة المخلط، سيتجاوز الرمل سطح المخلوط بسبب كثافته العالية مقارنة بالملح، وفي نفس الوقت يتم استخدام عملية التبخير لفصل الماء عنهما.
الفصل بالتذويب
يمكن أيضا الاعتماد على عملية الذوبان لفصل مزيج الملح والرمل والماء، إذ يعرف أن الاسم العلمي للملح هو كلوريد الصوديوم، وبالتالي فهو مركب أيوني قابل للذوبان في الماء، بالمقارنة مع الرمل الذي يكون ثنائي أكسيد السيليكون وغير قابل للذوبان، ويتم عملية الفصل على النحو التالي:
- تتم صناعة مخلوط الماء والملح والرمل في وعاء على النار، ومن الضروري أن تكون درجة حرارة الماء مرتفعة لذوبان الملح تماما.
- يترك الوعاء جانبا حتى يبرد، وفي تلك الفترة، يتجمع الرمل على السطح، مما يسهل فصله عن السائلين.
- يتم إعادة تسخين الوعاء حتى يصل إلى درجة الغليان، مما يؤدي إلى تبخر الماء وترك الأملاح في الوعاء فقط.
بدرجة الذوبان
- تكون تلك الطريقة مستندة بالكامل على درجة انصهار وذوبان الرمل والملح، حيث تكون درجة انصهار الملح 801 درجة مئوية، في حين تصل درجة انصهار الرمل إلى 1710 درجة مئوية.
- عند الذوبان، يصبح الملح سائلا عند درجة حرارة أقل، وبالتالي يمكن فصل المخلوط بسهولة عن طريق تسخينه، حيث يتم فصل الملح عن المخلوط ويتبقى الرمل والماء، ويتم إجراء عملية التبخير في النهاية ليتبقى الرمل فقط.
الفصل الميكانيكي
- يمكن تفكيك مكونات الخلطات عن طريق تحديد اختلافها، وعلى الرغم من أن الرمل والماء والملح هي مواد صلبة وسائلة بجزيئات متساوية الحجم، إلا أن الجسيمات تظهر بشكل مختلف عند التكبير، ويمكن فصلها باستخدام الملقط الذي يفصل الحبيبات بشكل ميكانيكي.
- على الرغم من أن تلك الطريقة معقدة وغير فعالة، إلا أنه من الممكن الاعتماد عليها.
اقرأ أيضًا من هنا: هل السلطة مخلوط غير متجانس؟
طرق فصل المخاليط بشكل عام
كما ذكر سابقا، تحتاج المخاليط، سواء كانت متجانسة أم غير متجانسة، إلى استخدام طرق متعددة لفصل مكوناتها، وتشمل هذه الطرق:
أسلوب التقطير
- تعتبر واحدة من أهم عمليات فصل المخاليط المكونة من سائلين أو أكثر، ويستخدم أيضا أسلوب التقطير في تنقية الماء، ولتنفيذ هذا الأسلوب يتم القيام بما يلي:
- ضع المزيج على النار حتى يصل إلى درجة الغليان وعندئذ يبدأ المكون السائل في التبخر، ثم يمرر في أنبوب التبريد.
- يتجمع البخار ويعود مرة أخرى إلى الحالة السائلة، ويطلق على ناتج التجميع اسم ناتج التقطير.
طريقة كروماتوغرافيا
- تعتمد هذه الطريقة على فصل الخليط عن طريق تمريره إما في محلول أو بخار أو معلقة، وتعتبر كل هذه الخيارات وسيلة لتحريك مكونات الخليط بمعدلات متنوعة، وهناك نوع محدد من هذه الطريقة يستخدم لفصل الخلائط الملونة، خاصة الأصباغ.
أسلوب الترشيح
- يعتمد أسلوب الترشيح على إزالة الجزيئات الموجودة في السائل المعلق باستخدام الماء، ويعود ذلك إلى خصائص وتركيب الماء. يتم إجراء عدد من الآليات لإزالة هذه الجزيئات، ويتم تنفيذ عملية الترشيح عن طريق تطبيق ضغط على وسائط الترشيح أو عن طريق الترسيب.
- عموما، تتكون المصفاة من طبقة رقيقة مصنوعة من البلاستيك أو المعدن (حاجز مادي بسيط). يتم استخدامها لاستبعاد الجزيئات الكبيرة في المخاليط، مثل الرمل.
طريقة التبخر
- طريقة التبخر هي واحدة من أهم التقنيات المستخدمة في فصل المخاليط المتجانسة. تساهم بشكل كبير في فصل المكونات السائلة من المكونات الصلبة، حيث يتم تسخين الخليط إلى درجة حرارة عالية حتى يتبخر السائل الموجود فيه.
- قبل اختيار طريقة فصل المخلوط، يجب أن يحتوي على مكون سائل، وذلك لأن جميع المكونات السائلة ستتبخر مع مرور الوقت، وهذا يجعلها مناسبة جدا لفصل المكون الصلب الذائب في المكون السائل.
- من أهم استخدامات طريقة التبخر هو الحصول على كلوريد الصوديوم من مياه البحر، حيث يتم الاعتماد على أشعة الشمس كمصدر للحرارة في هذه العملية.
ولا تتردد في قراءة المزيد عبر: ما هي المادة التي تتكون من نوع واحد من الذرات لا يمكن تجزئتها إلى مواد أبسط منها
بذلك، نكون قد انتهينا من شرح كيفية فصل مخلوط الرمل والماء والملح بشكل مفصل. إنه سؤال يطرح باستمرار من قبل طلاب الصف الرابع الابتدائي في مادة العلوم، تخصص الكيمياء. يمكن طرح هذا السؤال إما بالنظرية أو بالتطبيق العملي خلال فترة الامتحانات النهائية.
