مدخل إلى عالم الكيمياء
تُعد الكيمياء، بفروعها المتعددة، من أهم العلوم الأساسية التي تعتمد عليها دراسة العلوم الأخرى. فالكيمياء غير العضوية تركز على دراسة خصائص وتفاعلات المواد غير العضوية، بينما تهتم الكيمياء العضوية بدراسة المركبات التي تحتوي على الكربون وتفاعلاتها. أما الكيمياء الحيوية، فتدرس المواد والتفاعلات الكيميائية داخل الكائنات الحية. بالإضافة إلى ذلك، تتفرع الكيمياء الفيزيائية إلى مجالات مثل الكيمياء الحرارية، والحركية، وكيمياء الكم، وعلم الأطياف، والميكانيكا الإحصائية. يتضح من ذلك أن للكيمياء تأثيراً كبيراً على مختلف جوانب حياتنا.
التعريف بالمركب الكيميائي
المركب الكيميائي هو مادة تتكون من اتحاد عنصرين أو أكثر بنسب وزنية ثابتة. هذه العناصر تتحد مع بعضها البعض من خلال روابط كيميائية قوية، ولا يمكن فصلها إلا عن طريق تفاعلات كيميائية. كل مركب كيميائي له صيغة كيميائية تميزه، تعتمد على عدد ذرات كل عنصر من العناصر المكونة له. والجدير بالذكر أن خواص المركب تختلف عن خواص العناصر التي يتكون منها. على سبيل المثال، الماء (H₂O) هو مركب غير قابل للاشتعال، بينما يتكون من عنصري الهيدروجين والأكسجين، وكلاهما قابل للاشتعال.
أصناف المركبات الكيميائية
تنقسم المركبات الكيميائية إلى عدة أصناف رئيسية، من أهمها:
- الأحماض: مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) وحمض الكبريتيك (H₂SO₄).
- القواعد: مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH).
- الأكاسيد: مثل أكسيد الحديد (Fe₂O₃)، أكسيد الفضة (Ag₂O)، وأكسيد النحاس (CuO).
- الأملاح: مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) وكبريتات النحاس (CuSO₄).
فهم المخاليط
المخلوط هو مادة تتكون من مزيج من مادتين أو أكثر، قد تكون متجانسة أو غير متجانسة. في المخلوط، تحتفظ كل مادة بخصائصها الأصلية بعد الخلط. بمعنى آخر، تحتفظ كل مادة في المخلوط بصفاتها الفردية قبل وضعها في المزيج، ولكن قد تتغير خواصها الفيزيائية بشكل طفيف. على سبيل المثال، قد تختلف درجة انصهار المخلوط عن درجات انصهار المواد المكونة له. يمكن فصل المخاليط باستخدام طرق فيزيائية وكيميائية متنوعة.
أنواع متعددة للمخاليط
تُصنف المخاليط إلى نوعين رئيسيين:
- المخاليط المتجانسة: هي مخاليط تتكون من مادتين أو أكثر تمتزج معًا لتظهر كمادة واحدة. يمكن تعريفها أيضًا بأنها المخاليط التي لها تركيب وخواص محددة وثابتة في جميع أجزائها. مثال على ذلك المحاليل وبعض أنواع السبائك.
- المخاليط غير المتجانسة: هي مخاليط تتكون من مادتين أو أكثر، ولكن لا تمتزج لتظهر كمادة واحدة. بمعنى آخر، هي المخاليط التي لا يكون لها تركيب محدد أو ثابت في جميع أجزائها. مثال على ذلك الجرانيت.
طرق متنوعة لفصل المخاليط
توجد عدة طرق لفصل المخاليط، تعتمد على الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد المكونة للمخلوط، ومن أبرز هذه الطرق:
- المغناطيس: يُستخدم المغناطيس لفصل المواد المغناطيسية عن المواد غير المغناطيسية في المخلوط. على سبيل المثال، يمكن فصل برادة الحديد عن الرمل باستخدام المغناطيس، حيث ينجذب الحديد إلى المغناطيس بينما يبقى الرمل.
- الترشيح: تُستخدم طريقة الترشيح لفصل المواد الصلبة غير الذائبة عن السوائل. يتم ذلك باستخدام مرشح يسمح بمرور السائل ويحتجز المواد الصلبة. مثال على ذلك فصل الرمل عن الماء باستخدام مصفاة ذات حجم ثقوب مناسب.
- التقطير: تعتمد عملية التقطير على اختلاف درجات غليان المواد المكونة للمخلوط. يتم تسخين المخلوط، فتتبخر المادة ذات درجة الغليان الأقل أولاً، ثم يتم تكثيف البخار وجمعه. تستخدم هذه الطريقة في العديد من التطبيقات الصناعية، مثل إنتاج النفط.
