مخلوط ها – به زبان ساده

فیلم آموزش مخلوط و انواع اصلی در فرادرس

به طور مثال، در مخلوط کردن آب و الکل، مخلوطی جدید بدست می‌آید که نقطه جوش بالاتر و نقطه ذوب پایین‌تری از الکل دارد. خوب است بدانید که این مخلوط مورد اشاره، نقطه جوش پایین‌تر و نقطه ذوب بالاتری از آب دارد. مخلوط ها تقریبا در همه‌جا وجود دارند. بیشتر مواد در طبیعت مخلوط هستند. به سنگ‌ها،‌ اقیانوس‌ها و حتی اتمسفر نگاه کنید. همگی در دسته مخلوط‌ها قرار دارند.

زمانی که به آب مقطر نگاه می‌کنید، ماده‌ای خالص را می‌بینید که تنها، مولکول‌های آب در آن قرار دارند اما در آب خروجی از شیر، مخلوطی از مواد مختلف را می‌توان مشاهده کرد.

مخلوط ها

مثال‌هایی از مخلوط ها

برای اینکه بیشتر با مخلوط‌ها آشنا شوید، مثال‌هایی از آن‌ها در زیر آورده شده است:‌

نمک و شکر در ترکیب با یکدیگر، مخلوط تشکیل می‌دهند.
حل شدن شکر در آب که یک تغییر فیزیکی است موجب تشکیل یک مخلوط می‌شود.
ترکیب نمک و ماسه یک مخلوط است.
دود، نوعی کلوئید و مخلوطی از اجزای جامد و گاز است.

انواع مخلوط ها

مخلوط‌ها به دو دسته بزرگ مخلوط‌های همگن و ناهمگن تقسیم می‌شوند. مخلوط‌های «ناهمگن» (Heterogeneous)، اجزایی با شکل واحد ندارند اما در مخلوط‌های «همگن» (Homogeneous)، ترکیب، اجزا و حالت (فاز) مواد یکسان است و فرقی نمی‌کند از کدام بخش از مخلوط نمونه‌گیری کنید. می‌توان هوا را به عنوان یک مخلوط همگن نام برد که اجزای آن در لایه‌های مختلف زمین نسبت‌های مشخصی دارند و در هر لایه، این نسبت‌ها تقریبا ثابت هستند.

تشخیص همگن یا ناهمگن بودن یک مخلوط به مقیاس نمونه‌گیری وابسته است. به طور مثال، اگر در نمونه‌گیری از هوا، نمونه ما تنها شامل چند مولکول باشد، این مخلوط، خود را به صورت ناهمگن نشان می‌دهد. همچنین اگر سبدی از سبزیجات را در نظر بگیریم که به هنگام نمونه‌گیری، تنها یک نوع سبزی در آن موجود باشد، مخلوط حاصل شبیه یک مخلوط همگن است.

به یاد داشته باشید که حتی اگر یک نمونه،‌ شامل یک عنصر باشد نیز می‌تواند یک مخلوط ناهمگن را تشکیل دهد. به طور مثال، مخلوط الماس و نوک مداد (گرافیت)، یک مخلوط ناهمگن است چراکه هردو، آلوتروپ‌های عنصر کربن هستند. همچنین پودر طلا و قطعات آن یک مخلوط ناهمگن را تشکیل می‌دهند.

مخلوط ها و آلیاژها

«آلیاژها» (Alloys)، مخلوطی از عناصر مختلف با خاصیت فلزی هستند. آلیاژها مخلوط‌هایی همگن هستند که در صنعت و تکنولوژی کاربردهای فراوانی دارند. به عنوان نمونه می‌توان به فولاد اشاره کرد که آلیاژی از آهن و کربن است. همچنین آلیاژهای مختلف دیگری را همچون آلیاژهای طلا،‌ تیتانیوم و آلومینیوم را می‌توان نام برد.

مخلوط ها

آلیاژ چیست؟ — به زبان ساده

دسته‌بندی دیگر مخلوط ها

در کنار طبقه‌بندی مخلوط ها بر اساس همگن و ناهمگن بودن، مخلوط‌ ها را بر اساس اندازه اجزای تشکیل‌دهنده نیز طبقه‌بندی می‌کنند. این طبقه‌بندی شامل «محلول‌ها» (Solutions)، «کلوئیدها» (Colloids) و «سوسپانسیون‌‌ها» (Suspensions) می‌شود.

محلول‌ها

یک محلول شیمیایی اجزای بسیاری کوچکی دارد. قطر این اجزا در حد ۱ نانومتر است. یک محلول از نظر فیزیکی به حالت پایدار قرار دارد و اجزای آن‌را با روش‌هایی همچون سرریز کردن و سانتریفیوژ نمی‌توان از یکدیگر جدا کرد. محلول‌ها انوع مختلف جامد، مایع و گاز را شامل می‌شوند.

محلول چیست ؟ — انواع محلول + مثال — به زبان ساده

کلوئیدها

یک محلول کلوئیدی با چشم غیر مسلح به صورت یک مخلوط همگن دیده می‌شود اما اجزای آن زیر میکروسکوپ از یکدیگر جدا هستند. اندازه اجزای کلوئید از ۱ نانومتر تا ۱ میکرومتر متغیر‌اند. کلوئیدها نیز همانند محلول‌ها، به لحاظ فیزیکی به حالت پایدار قرار دارند. مشخصه اصلی کلوئیدها اثر تیندال است. اجزای یک کلوئید را نمی‌توان به روش «سرریز» (Decantation) از یکدیگر جدا کرد اما این اجزا به کمک سانتریفیوژ قابل جداسازی هستند. از نمونه‌های کلوئید می‌توان به اسپری مو، دود، خامه زده‌شده و خون اشاره کرد.

کلوئید — به زبان ساده

سوسپانسیون

ذرات در یک سوسپانسیون به اندازه‌ای بزرگ هستند که مخلوط حاصل به صورت ناهمگن باشند. به طور معمول برای جلوگیری از ته‌نشینی یا جداشدن ذرات از یکدیگر،‌ از «عوامل پایدارکننده» (Stabilizing Agents) استفاده می‌شود. اثر تیندال در سوسپانسیون‌ها نیز همانند کلوئیدها وجود دارد. اجزای سوسپانسیون را می‌توان به کمک سانتریفیوژ و سرریز از یکدیگر جدا کرد. از نمونه‌های سوسپانسیون می‌توان به گرد و غبار در هوا، گِل، ماسه و گرانیت اشاره کرد.

سوسپانسیون چیست؟ | تعریف، مثال | به زبان ساده

فیلم آموزش علوم‌تجربی پایه هفتم در فرادرس

مخلوط ها در زندگی ما چه نقشی دارند؟

بیشتر غذاهایی که می‌خوریم،‌ ترکیبی از مواد مختلف هستند. خیلی کم پیش می‌آید غذایی که می‌خوریم تنها از یک ماده تشکیل شده باشد. در زیر، مثال‌هایی از غذاها که همگی مخلوط هستند آورده شده‌ است:

مخلوط آب و روغن در سالاد
آب‌لیمو و چای
عسل و چای
شیر و شکلات
خامه و قهوه
خامه و شکر
کره و آرد
شیر و آرد و...

مثال‌هایی غیر از مخلوط

گمان نکنید که همواره با مخلوط کردن دو ماده شیمیایی با یکدیگر، مخلوط خواهید داشت. اگر در اثر این مخلوط کردن، واکنش شیمیایی رخ دهد،‌ ماهیت واکنش‌دهنده‌ها تغییر می‌کند و ماده حاصل، دیگر یک مخلوط نیست.

محصول، خدمات یا برند خود را در مجله فرادرس معرفی کنید.

به طور مثال، ترکیب سرکه و جوش شیرین سبب تولید دی‌اکسید کربن و آب می‌شود و در نتیجه یک مخلوط نخواهیم داشت. همچنین ترکیب کردن یک اسید و باز، تولید نمک و آب را به همراه دارد که این مورد هم یک مخلوط نیست.

مخلوط ها

همگنی و ناهمگنی مخلوط

همانطور که در بالا اشاره شد، تشخیص همگن یا ناهمگن بودن یک مخلوط با نوع نمونه‌گیری آن در ارتباط است. «نظریه نمونه‌برداری جی» (Gy's Sampling Theory) ناهمگن بودن یک جزء را به صورت کمی با رابطه زیر بیان می‌کند:

$h _ { i } = \frac { \left( c _ { i } - c _ { \mathrm { b } } \right) m _ { i } } { c _ { \mathrm { b } } m _ { \mathrm { a } } }$

در رابطه بالا:

$h_i$ : ناهمگن بودن (ناجوری) جزء $i$ در جامعه آماری
$c_i$ : غلظت جرمی خاصیت مورد نظر جزء $i$ ام در جامعه آماری
$c_b$ : غلظت جرمی خاصیت مورد نظر در کل جامعه آماری
$m_i$ : جرم جزء $i$ ام در جمعیت
$m_a$ : جرم متوسط یک جزء در جامعه آماری

بر اساس معادله بالا،‌ به هنگام نمونه‌گیری یک مخلوط ناهمگن،‌ واریانس خطای نمونه‌گیری، عددی مخالف صفر است.

جمع‌بندی

در این آموزش سعی کردیم تا به زبان ساده، تعریفی از مخلوط‌ ها ارائه کنیم. بیان کردیم که یک مخلوط، نتیجه ترکیب دو یا چند ماده مختلف است به گونه‌ای که ماهیت شیمیایی آن‌ها عوض نشود. به عبارت دیگر، ماده حاصل از یک تغییر شیمیایی را نمی‌توان به عنوان یک مخلوط در نظر گرفت.

مثال‌هایی از مخلوط‌ها آورده شد که از جمله به ترکیب ماسه و سیمان، شکر و آب و همچنین خون می‌توان اشاره کرد. گفتیم که مخلوط‌های همگن، ترکیبی با شکل و فاز یکسان دارند اما مخلوط‌های ناهمگن در حجم‌ها و فازهای مختلف حضور دارند. دسته‌بندی مخلوط‌ها اعم از محلول‌ها، کلوئیدها و سوسپانسیون را نیز بیان کردیم.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

آزمون مطلب مخلوط ها

۱. ککدام‌یک از گزینه‌های زیر یک ویژگی صحیح از مخلوط شیمیایی است؟

اجزای مخلوط در واکنش شیمیایی جدید ترکیب می‌شوند و ترکیب جدیدی ‌ایجاد می‌کنند.

نسبت اجزای مخلوط همیشه ثابت است، مثل یک ترکیب شیمیایی.

اجزای مخلوط خواص شیمیایی اصلی خود را حفظ می‌کنند.

اجزای مخلوط را نمی‌توان با روش‌های فیزیکی از هم جدا کرد.

پاسخ تشریحی

در مخلوط، ترکیب شیمیایی جدید به‌وجود نمی‌آید؛ اجزای شرکت‌کننده واکنش شیمیایی با هم ‌نداده‌اند، بلکه فقط در هم «آمیخته» شده‌اند، بنابراین خواص شیمیایی اولیه هر جز باقی می‌ماند.

۲. از نظر اندازه ذرات و قابلیت جداسازی، چه تفاوتی میان محلول، کلوئید و سوسپانسیون وجود دارد؟

محلول، کلوئید و سوسپانسیون از نظر اندازه ذرات مشابه‌اند و هیچ کدام با میکروسکوپ قابل تشخیص نیستند.

فقط در سوسپانسیون ذرات بسیار ریز هستند و نمی‌توان با سانتریفیوژ آن‌ها را جدا کرد، ولی محلول و کلوئید هر دو ذرات درشت و قابل جداسازی دارند.

در محلول، ذرات بسیار ریز کاملا حل شده و با هیچ روشی جدا نمی‌شوند؛ کلوئیدها ذرات قابل تشخیص زیر میکروسکوپ داشته و با سانتریفیوژ جدا می‌شوند؛ سوسپانسیون‌ها ذرات درشت و قابل ته‌نشینی دارند که با سرریز یا سانتریفیوژ جدا می‌شوند.

در تمام مخلوط‌ها ذرات با سرریز به راحتی جدا می‌شوند؛ تفاوت تنها در شکل ظاهری است و اندازه ذرات نقش زیادی ندارد.

پاسخ تشریحی

در محلول، ذرات بسیار ریز هستند و نمی‌توان آن‌ها را با سانتریفیوژ یا سرریز جدا کرد و مخلوط کاملا همگن به نظر می‌رسد. در کلوئید، ذرات اندازه متوسط دارند، زیر میکروسکوپ دیده می‌شوند و می‌توان با سانتریفیوژ آن‌ها را جدا کرد ولی با سرریز خیر. در سوسپانسیون ذرات درشت بوده و با چشم دیده می‌شوند و با روش‌های فیزیکی ساده مثل سرریز یا سانتریفیوژ قابل جداسازی هستند. سایر ویژگی‌های غیر از این با خصوصیات هر نوع مخلوط مطابقت ندارند.

۳. طبق نظریه نمونه‌برداری Gy، چرا مخلوط می‌تواند بسته به مقیاس نمونه‌گیری، همگن یا ناهمگن به نظر برسد؟

چون ذرات محلول همیشه یکدست توزیع شده‌اند.

زیرا اجزای مخلوط از لحاظ شیمیایی واکنش‌پذیر هستند.

چون غلظت اجزا و اندازه نمونه بر همگنی تاثیرگذار است.

زیرا اجزای کلوئید به راحتی با سرریز از هم جدا می‌شوند.

پاسخ تشریحی

در نظریه نمونه‌برداری Gy، همگن یا ناهمگن بودن مخلوط به نحوه نمونه‌گیری و اندازه نمونه بستگی دارد. نمونه‌گیری از بخش کوچک ممکن است تفاوت ترکیب نشان دهد، اما جمع‌آوری بخش‌های بزرگ‌تر یکنواختی بیشتری ایجاد می‌کند. بنابراین «غلظت اجزا و اندازه نمونه بر همگنی تاثیرگذار است» صحیح است و ویژگی‌هایی مانند واکنش‌پذیری شیمیایی، یکدست بودن تمام محلول‌ها یا جداسازی کلوئید با سرریز با این نظریه مرتبط نیستند.