تعريف المادة
المادة تُعرف بأنها كل ما يشغل حيزًا ماديًا ويمتلك كتلة. تشمل جميع الأجسام المادية نوعًا من المادة، التي تتألف من ذرات تحتوي على بروتونات ونيوترونات وإلكترونات. يمكن أن تظهر المادة في عدة حالات، مثل الحالة الصلبة، السائلة، الغازية، البلازما، أو بوز-آينشتاين، حيث تتغير هذه الحالات بناءً على كمية الحرارة التي تمتصها المادة أو تطلقها. تُقسم المادة إلى ثلاثة فروع رئيسية بناءً على كيفية تكوين الذرات، وهذه الفروع هي العناصر، المركبات، والمخاليط، والتي تحدد خصائصها الكيميائية والفيزيائية.
المخاليط
المخلوط الكيميائي يُعرف بأنه نتيجة دمج مادتين أو أكثر بحيث تحتفظ كل منها بخصائصها الكيميائية الخاصة، دون حدوث تكسير أو تكوين روابط كيميائية جديدة. من الممكن فصل مكونات هذا المخلوط بسهولة، كما أن النسب بين المواد في الخليط تكون متغيرة. تُصنف المخاليط إلى نوعين رئيسيين: المخاليط المتجانسة والمخاليط غير المتجانسة.
المخاليط المتجانسة
تتميز المخاليط المتجانسة بتجانس مكوناتها، ما يجعل فصلها أمرًا صعبًا. تمتلك جميع أجزاء المخاليط المتجانسة نفس الخصائص. في هذه المخاليط، يمكن تحديد المادة المُذابة – التي تتكون من جسيمات صغيرة جدًا – والمادة المُذيبة. كما يمكن أن تحتوي المخاليط المتجانسة على كمية غير محددة من المكونات. من الأمثلة على المخاليط المتجانسة نلاحظ:
- الهواء.
- الماء والسكر.
- مساحيق الغسيل.
- مياه الأمطار.
- الخل.
- الفولاذ.
المخاليط غير المتجانسة
المخاليط غير المتجانسة هي التي لا تمتاز بتركيبة موحدة، حيث لا تُوزّع المواد بشكلٍ متساوٍ، ويمكن فصل مكوناتها باستخدام أساليب ميكانيكية مثل الغربلة والترشيح والجاذبية.
أنواع المخاليط غير المتجانسة
تُقسم المخاليط غير المتجانسة إلى نوعين رئيسيين:
- المخاليط المُعلقة: هذه المخاليط تتكون من مادة سائلة ومواد صلبة لا تذوب في المحلول السائل، حيث يمكن أن تتراكم المواد الصلبة وتترسب في قاع السائل إذا تركت دون تحريك لفترة.
- المخاليط الغروية: هي نوع خاص من المخاليط المعلقة، حيث تجري عملية دمج لسائلين لا يمكن خلطهما معًا عن طريق التحريك أو الاهتزاز، وتستقر هذه السوائل عادة على شكل طبقتين منفصلتين عند تركها لبعض الوقت دون أي تدخل.
أمثلة على المخاليط غير المتجانسة
من بين الأمثلة على المخاليط غير المتجانسة نذكر:
- الرمل في الماء.
- الخل في الزيت.
- خليط من أنواع الحبوب المختلفة.
- السكر ونشا الذرة.
- اللوحة الزيتية.
- الدم.
- الدخان.
- خليط من الحجارة في التربة.
طرق فصل المخاليط
تعد عملية فصل المخاليط ضرورية في مجموعة متنوعة من المجالات مثل الدراسات البيوكيميائية، التحليل البيئي، الأبحاث الدوائية، وعزل العناصر القيمة مثل الذهب. من الطرق المستخدمة في فصل المخاليط ما يلي:
- الكروماتوغرافيا: تُعتبر إحدى طرق فصل المخاليط من خلال تمرير الخليط عبر وسط يتسبب في تفكيك مكوناته اعتمادًا على حركتها بمعدلات مختلفة. تُستخدم كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة بشكل خاص لفصل المخاليط الملونة.
- الترشيح: يُستخدم لفصل المواد النقية الموجودة في المخاليط المكونة من جسيمات تختلف في الحجم. تُستخدم المرشحات الخاصة في تنقية المياه، وكذلك في تحضير القهوة.
- التبخير: تُستخدم لفصل المخاليط التي تحتوي على أملاح، عبر تسخين المادة السائلة حتى تتبخر. هذه الطريقة تُناسب فصل المواد الصلبة القابلة للذوبان، مثل استخراج ملح الطعام من ماء البحر.
- التقطير: تُستخدم لفصل خليط من السوائل النقية، حيث تتم عملية بخار ثم تكثيف المكونات. في التقطير البسيط، يتم تبخير المكون الأكثر تطايرًا عند درجة حرارة أقل.
الاختلافات بين المركبات الكيميائية والمخاليط
توجد عدة اختلافات بين المركبات الكيميائية والمخاليط، أهمها:
- المخاليط تتكون من نوعين أو أكثر من المواد التي ليست مجمعة كيميائياً، ويمكن خلطها بأي نسب، بينما تتكون المركبات الكيميائية من عنصرين أو أكثر بنسب ثابتة.
- تتميز المخاليط بتغير مكوناتها، على عكس المركبات التي تمتلك مكونات محددة.
- لا تمتلك المخاليط خصائص ثابتة، بينما تكون خصائص المركبات ثابتة.
- تُصنف المخاليط على أنها مواد غير نقية، بينما تُعتبر المركبات مواد نقية.
- يمكن فصل المخاليط بسهولة بواسطة الأساليب الفيزيائية، في حين يتطلب فصل المركبات استخدام طرق كيميائية.
- يمكن رؤية مكونات المخاليط، بينما لا يمكن ذلك في المركبات التي تفقد عناصرها هويتها.