1.13 : מְסִיסוּת

תמיסה, מסיסות ושיווי משקל מסיסות

תמיסה היא תערובת הומוגנית המורכבת מממס, המרכיב העיקרי, וממומס, המרכיב המינורי. המצב הפיזי של תמיסה - מוצק, נוזל או גז - זהה בדרך כלל לזה של הממס. ריכוזי מומסים מתוארים לרוב במונחים איכותיים כמו דליל (בריכוז נמוך יחסית) ומרוכז (בריכוז גבוה יחסית).

בתמיסה, החלקיקים המומסים (מולקולות, אטומים ו/או יונים) מוקפים באופן הדוק בצורונים ממסים ומקיימים אינטראקציה באמצעות כוחות משיכה. תהליך הפירוק הזה נקרא מסיסה. כאשר מים הם הממס, התהליך ידוע בשם הידרציה. לצורך הפתרון, האינטראקציות של מומס-ממס צריכות להיות חזקות יותר מאינטראקציות מומס-מומס וממס-ממס. משקעים הם ההפך מתמיסה ומתרחשים עקב אינטראקציות חזקות של מומס ומומס.

מסיסות היא המדד לכמות המקסימלית של מומס שניתן למוסס בכמות נתונה של ממס. טמפרטורה, לחץ וקוטביות מולקולרית הם חלק מהגורמים החשובים המשפיעים על המסיסות. שיווי משקל המסיסות נוצר כאשר פירוק ומשקעים של צורון מומס מתרחשים בקצבים שווים.

דומה נמס בדומה לו

כדי לחזות אם מומס יהיה מסיס בממס נתון, כלל האצבע הוא "דומה נמס בדומה לו". מומסים קוטביים או יוניים מתמוססים בממסים קוטביים עקב אינטראקציות יון-דיפול או דיפול-דיפול שנוצרו עם מולקולות הממס. אינטראקציה כזו לא תתאפשר עם ממס לא קוטבי. מומסים לא קוטביים מתמוססים בממסים לא קוטביים באמצעות כוחות פיזור בין מולקולריים.

תרכובות הידרופיליות, הידרופוביות ואמפיפיליות

מים הם ממס קוטבי. מומסים המסיסים במים נקראים 'הידרופיליים' או 'אוהבי מים'. לדוגמה, כאשר מוסיפים KCl מוצק למים, הקצה החיובי (מימן) של מולקולות המים הקוטביות נמשך ליוני הכלוריד השליליים, והקצוות השליליים (החמצן) של המים נמשכים ליוני האשלגן החיוביים. מולקולות המים מקיפות יוני K ⁺ ו Cl ⁻ בודדים, מפחיתות את הכוחות החזקים הקושרים את היונים ומאפשרות להם לעבור לתמיסה כיונים מומסים.

מומס שאינו מסיס במים מכונה 'הידרופובי' או 'חושש מים'. מומסים כאלה, כמו שמן, אינם מסוגלים ליצור קשרי מימן עם מולקולות המים שמסביב בגלל האינטראקציות החזקות יותר של מומס ומומס. כתוצאה מכך, חלקיקי המומסים מתקבצים יחדיו ונשארים בלתי מומסים.

תרכובות שיש להן קבוצות קוטביות ולא קוטביות נקראות 'אמפיפתיות' או 'אמפיפיליות'. למשל, סבונים שהם המלחים של חומצות שומן. יש להם זנב הידרופובי של פחמימנים לא קוטביים וראש הידרופילי קוטבי. ניתן להסביר את פעולת הניקוי של סבונים וחומרי ניקוי במונחים של מבני המולקולות המעורבות. הקצה הפחמימני (הלא קוטבי) של מולקולת סבון או דטרגנט מתמוסס או נמשך לחומרים לא קוטביים, כגון שמן, גריז או חלקיקי לכלוך. הקצה היוני נמשך על ידי מים (קוטבי). כתוצאה מכך, מולקולות הסבון או חומר הניקוי הופכות מסודרות בממשק שבין חלקיקי הלכלוך למים, ולכן הן פועלות כמעין גשר בין שני סוגי חומר שונים, לא קוטבי וקוטבי. כתוצאה מכך, חלקיקי הלכלוך נעשים תלויים כחלקיקים קולואידים ונשטפים בקלות.

הטקסט הזה מותאם מOpenStax Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process, Section 11.3: Solubility, and Section 11.5: Colloids.