به طور کلی حلال به ماده ای گفته می شود که قابلیت حل کردن یک ماده دیگر را در خود دارد. حلال بخش عمدهٔ محلول را تشکیل می دهد. به جزئی که حل شونده را در خودش حل می‌کند و معمولاً بیشترین درصد از محلول را تشکیل میدهد، حلّال گفته می شود.
حلال چیست
حلال (از واژه لاتین solvō، به معنی حل شدن) برگرفته شده است. در واقع حلال ماده ای است که حل شونده را حل می کند و در نتیجه محلول ایجاد می کند. یک حلال معمولاً یک مایع است اما می تواند جامد، گاز یا یک مایع فوق بحرانی نیز باشد. مقدار املاحی که می تواند در حجم خاصی از حلال حل شود، با توجه به دما متفاوت است.
هنگامی که یک ماده در ماده دیگر حل می شود، یک محلول تشکیل می شود. این در شرایطی است که ترکیبات مانند شن و ماسه در آب محلول نیستند. در یک محلول، همه مواد به طور یکنواخت در سطح مولکولی توزیع می شوند و هیچ باقیمانده ای نمی ماند. یک ترکیب محلول مخلوطی از حلال و حل شونده است که از یک فاز تشکیل شده اند و تمام مولکول های املاح به صورت حلال (کمپلکس های حلال محلول) اتفاق می افتد.
حلالیت به چه معنی است
توانایی حل شدن یک ترکیب در ترکیب دیگر به عنوان حلالیت شناخته می شود. اگر این اتفاق در تمام نسبت ها رخ دهد، آن را اختلاط پذیر می نامند.
علاوه بر اختلاط، مواد موجود در یک محلول در سطح مولکولی با یکدیگر برهم کنش دارند. وقتی چیزی حل می شود، مولکول های حلال در اطراف مولکول های ماده حل شده قرار می گیرند. انتقال گرما درگیر است و آنتروپی افزایش می یابد و باعث می شود محلول ترمودینامیکی پایدارتر از ماده حل شده و حلال به طور جداگانه باشد. این ترتیب با خواص شیمیایی مربوطه حلال و املاح از جمله پیوند هیدروژنی، گشتاور دوقطبی و قابلیت قطبش ایجاد می شود. انحلال باعث ایجاد واکنش شیمیایی یا تغییرات پیکربندی شیمیایی در محلول نمی شود. با این حال، حلالیت غالباً دارای انرژی قابل ملاحظه ای است (گرمای انحلال و آنتروپی حلال) و بنابراین از یک روند خنثی فاصله دارد.
هنگامی که یک ماده حل شونده در ماده دیگری به نام حلال، حل می شود، یک محلول به وجود می آید. محلول یک مخلوط همگن است که از یک ماده حل شده در یک حلال تشکیل شده است. املاح ماده ای است که در حال حل است، در حالی که حلال محیط حل کننده است. محلول ها را می توان با انواع و اشکال مختلفی از املاح و حلال ها تشکیل داد.
دسته بندی حلال ها
انواع حلال را می توان به طور کلی به دو دسته قطبی و غیر قطبی طبقه بندی کرد. اما اگر حلال ها را بر اساس ماهیت شیمیایی آن ها دسته بندی کنیم، می بینیم که به دو دسته حلال آبی و حلال آلی تقسیم بندی می شوند.
الکل ها دسته مهمی از حلال های صنعتی به شمار می روند، زیرا دارای یک سر قطبی و یک سر غیر قطبی هستند. در نتیجه این حلال ها هم می توانند مواد حل شونده قطبی و هم غیر قطبی را در خود حل کنند.
مورد خاص جیوه است که محلول های آن به نام آمالگام شناخته می شود. همچنین، محلول های فلزی دیگری نیز وجود دارند که در دمای اتاق مایع هستند. به طور کلی، ثابت دی الکتریک حلال اندازه گیری تقریبی قطبیت حلال را فراهم می کند. قطبیت زیاد آب با ثابت ماندن زیاد ثابت دی الکتریک آن (در دمای 0 درجه سانتیگراد) نشان داده می شود. به طور کلی حلال هایی با ثابت دی الکتریک کمتر از 15 غیر قطبی در نظر گرفته می شوند. ثابت دی الکتریک تمایل حلال به لغو بخشی از قدرت میدان الکتریکی ذره باردار غوطه ور را اندازه گیری می کند. این کاهش سپس با قدرت میدان ذره باردار در خلا مقایسه می شود. از نظر ابتکاری، می توان ثابت دی الكتریكی یک حلال را توانایی آن در كاهش بار موثر داخلی املاح دانست. عموماً، ثابت دی الكتریكی یک حلال پیش بینی كننده ای برای توانایی حلال در حل كردن تركیبات یونی رایج، مانند نمک ها است.
حلال آبی
آب یک حلال برای مولکول های قطبی و متداول ترین حلالی است که توسط موجودات زنده استفاده می شود. تمام یون ها و پروتئین های موجود در سلول در آب درون سلول حل می شوند. در واقع محلول هایی که حلال آن ها آب است، محلول آبی نامیده می شوند.
حلال آلی
حلال های آلی با توجه به ساختار شیمیایی که دارند، به سه دسته هیدروکربین، اکسیژنی و هالوژنی تقسیم بندی می شوند.
حلال قطبی
ذرات تشکیل دهنده این حلال، قطبی است، که یکدیگر را با نیروی جاذبه ی الکتروستاتیکی جذب می کنند. آب یک حلال قطبی است و در واقع یکی از رایج ترین حلالهاست. مواد حل شونده ی قطبی در حلال های قطبی حل می شوند و محلول قطبی را تشکیل می دهند. آب مهم ترین حلالی است که ترکیبات یونی و کووالانسی زیادی را در خود حل می کند.
حلال غیر قطبی
ذرات تشکیل دهنده حلال غیرقطبی و نیروی جاذبه ی ضعیف واندروالسی بین ذرات حلال غیر قطبی وجود دارد. بنابراین اغلب این حلال ها نقطه ی جوش بسیار پایینی دارند و فرار هستند. مواد حل شونده غیرقطبی در حلال های غیر قطبی حل می شوند و تولید محلول غیر قطبی صورت می گیرد.
کاربرد حلال
کاربردهای معمول برای حلال های آلی بسیار گسترده است که در زیر به چند مورد از آن ها می توان اشاره کرد:
در تمیز کردن ظروف آزمایشگاهی
در خشک کردن (به عنوان مثال تتراکلرواتیلن)
به عنوان مواد رقیق کننده رنگ (مانند تولوئن، سقز)
به عنوان پاک کننده های لاک ناخن و حلال های چسب (استون ، استات متیل ، استات اتیل)
در محلول های پاک کننده (به عنوان مثال هگزان، بنزن، اتر)
در مواد شوینده (مرکبات ترپن)
در عطرها (اتانول)
در صنایع شیمیایی مانند سنتزهای شیمیایی
دارویی
نفت و گاز
فرآیندهای تصفیه
محلول چیست
در علم شیمی، محلول نوع خاصی از مخلوط همگن است که از دو یا چند ماده تشکیل شده است. در چنین مخلوطی، املاح یا حل شونده در ماده دیگری حل می شود که معروف به حلال است. فرآیند اختلاط یک محلول در مقیاسی اتفاق می افتد که اثرات قطبیت شیمیایی در آن دخیل باشد و در نتیجه فعل و انفعالاتی خاص برای محلول ایجاد شود. این محلول معمولاً وقتی حالت حلال را دارد که قسمت بزرگتر مخلوط باشد، حالت معمول حلال را دارد. یکی از پارامترهای مهم محلول غلظت است که اندازه گیری مقدار املاح در مقدار مشخصی از محلول یا حلال است.
محلول آبی چیست؟ اصطلاح “محلول آبی” هنگامی استفاده می شود که یکی از حلال ها آب باشد.
ویژگی های محلول ها
محلول مخلوطی همگن از دو یا چند ماده است.
ذرات املاح موجود در یک محلول با چشم غیر مسلح دیده نمی شود.
یک محلول اجازه نمی دهد پرتوهای نور پراکنده شوند.
یک محلول پایدار است.
املاح از محلول را نمی توان با فیلتراسیون (یا به صورت مکانیکی) جدا کرد.
