مقدمة
تُعرف نقطة الذوبان بأنها درجة الحرارة الثابتة التي تتحول عندها مادة بلورية نقية من حالتها الصلبة إلى حالتها السائلة تحت تأثير الحرارة. عندما يتم تطبيق حرارة على مادة صلبة، ترتفع درجة حرارتها تدريجياً حتى تصل إلى هذه النقطة الحرجة حيث يبدأ التحول في الحالة.
تعتبر نقطة الذوبان مؤشراً مهماً لنقاء المواد البلورية. تعتمد قيمة هذه النقطة بشكل مباشر على عاملين أساسيين هما الضغط الواقع على المادة ونسبة الشوائب الموجودة فيها. كلما زادت الشوائب في الماء، انخفضت درجة ذوبانه عن القيمة المتوقعة. تبلغ درجة ذوبان الماء النقي عند ضغط جوي واحد حوالي صفر درجة مئوية، وهو ما يعادل 273.15 كلفن و 32 فهرنهايت.
العلاقة بين درجة الذوبان ودرجة التجمد
في الغالب، تتساوى درجة ذوبان المادة مع درجة تجمدها، ولكن هذا لا يعتبر قاعدة عامة تنطبق على جميع الظروف. لذلك، يفضل استخدام درجة الذوبان كخاصية مميزة للمادة عند تحديد هويتها. في حالة الماء الخالي من مراكز التنوي، كما هو الحال في التنوي المتجانس، يمكن أن تنخفض درجة حرارته بشكل كبير لتصل إلى -42 درجة مئوية قبل أن يبدأ في التجمد. هذا يعني أن درجة ذوبان الماء قد تكون أعلى من درجة تجمده في بعض الظروف الخاصة.
عملية التنوي هي العملية التي تبدأ فيها الجزيئات في السائل بالتجمع لتكوين مجموعات صغيرة، وترتيب نفسها بطريقة تحدد التركيب البلوري للمادة الصلبة. هناك نوعان رئيسيان من التنوي: التنوي المتجانس الذي يحدث في الماء النقي تمامًا الخالي من الشوائب، والتنوي غير المتجانس الذي يحدث في وجود شوائب أو اضطرابات فيزيائية في السائل.
آلية ذوبان المواد
عندما يتم تسخين مادة صلبة أو عندما تمتص الحرارة من البيئة المحيطة، تكتسب جزيئاتها طاقة حركية تمكنها من التغلب على قوى التجاذب التي تربطها في الحالة الصلبة. تبدأ الجزيئات الخارجية في المادة بالذوبان تدريجياً، حتى لو بقيت الجزيئات الداخلية باردة وفي حالتها الصلبة. على سبيل المثال، يبدأ مكعب الثلج في الذوبان من الخارج تدريجياً مع بقاء الجزء الداخلي صلباً، بدلاً من أن يتحول فجأة إلى بركة من الماء.
يمكننا أن نستنتج أن عملية الذوبان تتضمن عمليتين متزامنتين: امتصاص المادة للطاقة الحرارية، ثم استخدام هذه الطاقة في التغلب على التركيب البلوري الصلب للمادة. هذه العملية المزدوجة تسمح للمادة بالتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بشكل تدريجي ومنظم.
قال تعالى: ﴿وَأَنْزَلْنَا مِنَ السَّمَاءِ مَاءً طَهُورًا﴾ [الفرقان: 48]. وهذا يدل على أهمية الماء في حياتنا.
روي عن النبي صلى الله عليه وسلم أنه قال: “الطُّهُورُ شَطْرُ الْإِيمَانِ” [صحيح مسلم].
المراجع
- The Editors of Encyclopædia Britannica،”Melting point”، www.britannica.com
- Anne Marie Helmenstine، Ph.D. (20-3-2017)،”What Is the Melting Point of Water?”، www.thoughtco.com
- “Water purity”، www.bbc.co.uk
- Alex Esmon (18-12-2014)،”The Physics of Ice: It All Begins with Nucleation”، www.thermofisher.com
- Nancy Devino،”What is Melting Point? – Definition، Range & Determination”، www.study.com
