مشاوره رایگان
021 - 26401062
داخلی آموزشگاه
021 - 26401062
داخلی آموزشگاه
چرا در اثر اختلاط مایعات حجم تغییر میکند؟
پاسخ از استاد مهدی باباخانی:
کاهش حجم در مخلوط دو مایع ناشی از **برهمکنشهای مولکولی** و **تغییر در آرایش فضایی مولکولها** است. این پدیده به دلایل زیر رخ میدهد:
### 📌 **۱. پر شدن فضاهای خالی بین مولکولی:**
– مولکولهای دو مایع ممکن است اندازه یا شکل متفاوتی داشته باشند.
– هنگام مخلوط شدن، مولکولهای کوچکتر میتوانند در فضاهای خالی بین مولکولهای بزرگتر قرار بگیرند.
– **مثال:** مخلوط آب (\(H_2O\)) و اتانول (\(C_2H_5OH\))
– مولکولهای اتانول کوچکتر هستند و در فضاهای بین مولکولهای آب جای میگیرند.
– در نتیجه، حجم کل مخلوط کمتر از مجموع حجمهای اولیه میشود.
### 📌 **۲. تغییر در نیروهای بینمولکولی:**
– اگر نیروهای جاذبه بین مولکولهای دو مایع قویتر از نیروهای دافعه باشد، مولکولها به هم نزدیکتر میشوند.
– **مثال:** مخلوط اسید سولفوریک (\(H_2SO_4\)) و آب
– پیوند هیدروژنی قوی بین مولکولهای اسید و آب باعث کاهش حجم میشود.
### 📌 **۳. شکستن ساختارهای مولکولی:**
– برخی مایعات (مانند آب) ساختار منظمی دارند (مثلاً شبکه پیوند هیدروژنی).
– هنگام مخلوط شدن با مایع دیگر، این ساختارها شکسته شده و مولکولها فشردهتر میشوند.
– **مثال:** مخلوط آب و متانول (\(CH_3OH\))
– پیوندهای هیدروژنی آب ضعیف شده و مولکولها فشردهتر میشوند.
### 📌 **۴. آزاد شدن انرژی (اکزوترمیک بودن فرایند):**
– اگر فرایند مخلوط شدن انرژی آزاد کند (واکنش اکزوترمیک)، مولکولها انرژی جنبشی کمتری دارند و حرکت آنها محدود میشود.
– این کاهش حرکت باعث فشردگی بیشتر و کاهش حجم میگردد.
### 🔍 **مثال عددی:**
– **آب (50 ml) + اتانول (50 ml) → حجم مخلوط ≈ 97 ml**
– کاهش 3 میلیلیتری حجم به دلیل پر شدن فضاهای خالی و برهمکنشهای مولکولی.
### 📝 **نکته مهم:**
اگر مایعات از نظر شیمیایی **ناپذیر** باشند (مانند روغن و آب)، حجم کل برابر مجموع حجمهای اولیه خواهد بود، زیرا مولکولها نمیتوانند در هم نفوذ کنند.
### ✅ **جمعبندی:**
تغییر حجم در مخلوط مایعات به دلیل **بهینهسازی فضای بینمولکولی** و **تغییر نیروهای بینمولکولی** رخ میدهد. این پدیده در شیمی به عنوان **انقباض حجمی** (Volume Contraction) شناخته میشود.
دیدگاهتان را بنویسید