خلاصه درس فصل ۱ علوم هشتم؛ درسنامه و نکات مهم

برای شناختن یک ماده، اول بپرس: «از چند نوع ماده ساخته شده است؟» اگر فقط یک نوع ماده داشته باشد، خالص است؛ مثل آب مقطر، شکر یا مس. اگر دو یا چند ماده کنار هم باشند، مخلوط است؛ مثل آجیل و دوغ. پس «خالص» در علوم به معنی تمیز یا سالم نیست؛ به تعداد نوع مواد سازنده مربوط است.

مخلوط‌ها فقط مایع نیستند: آجیل مخلوط جامد، آب‌لیمو مخلوط مایع و هوای درون بادکنک مخلوط گازی است. اجزای مخلوط نیز ویژگی‌های خود را حفظ می‌کنند؛ مثلاً در آب‌نمک، شوری نمک باقی می‌ماند و آب همچنان قابلیت جاری شدن دارد. دیده نشدن یک جزء، نشانهٔ نبودن آن نیست.

دو لیوان آب را تصور کن؛ در یکی کمی نمک و در دیگری کمی خاک می‌ریزیم و هم می‌زنیم. اگر نمک کاملاً حل شود، مخلوط یکنواختی داریم: از بخش‌های مختلف آن که نمونه برداریم، ترکیب یکسان است. به این نوع مخلوط، همگن یا محلول می‌گوییم. اما خاک در آب چنین پخش یکنواختی ایجاد نمی‌کند؛ مخلوط آن ناهمگن است.

تعلیقه نوعی مخلوط ناهمگن است که ذرات جامد در مایع پراکنده‌اند. آب و خاک و شربت خاکشیر نمونه‌های آن‌اند. ذرات تعلیقه ممکن است پس از مدتی ته‌نشین شوند. بنابراین هم زدن یک تعلیقه، آن را به محلول تبدیل نمی‌کند؛ فقط ذراتش را دوباره در مایع پخش می‌کند.

در هر محلول، دست‌کم یک حلال و یک حل‌شونده داریم. حلال ماده‌ای است که حل‌شونده را در خود حل می‌کند و معمولاً سهم بیشتری از محلول دارد. در آب‌نمک، آب حلال و نمک حل‌شونده است. یادت باشد نام این دو را از روی نقشی که دارند تشخیص بدهی، نه از روی اینکه کدام مهم‌تر به نظر می‌رسد.

می‌توان نسبت‌های متفاوتی از حلال و حل‌شونده داشت. مثلاً اگر در دو لیوان، مقدار مساوی آب بریزیم و در یکی شکر بیشتری حل کنیم، آن لیوان شیرین‌تر می‌شود. در فعالیت کات کبود هم با مقدار یکسان آب، هرچه کات کبود بیشتری حل شود، رنگ آبی محلول پررنگ‌تر خواهد بود.

وقتی واژهٔ «محلول» را می‌شنوی، شاید فقط یک لیوان آب‌نمک را تصور کنی؛ اما محلول بودن به یکنواخت بودن مخلوط مربوط است، نه فقط مایع بودن آن. محلول می‌تواند جامد، مایع یا گاز باشد.

آلیاژها نمونهٔ محلول جامد در جامدند. هوای پاک هم محلولی گازی از نیتروژن، اکسیژن و گازهای دیگر است؛ نیتروژن که سهم بیشتری دارد، حلال آن به شمار می‌آید. در محلول‌های مایع نیز حل‌شونده همیشه جامد نیست: شکر در آب، نمونهٔ جامد در مایع است؛ گلاب در آب، مایع در مایع؛ و گاز حل‌شده در نوشابه، گاز در مایع. پس حالت کل محلول را از حالت اجزای آن جدا بررسی کن.

آیا می‌توان هرقدر بخواهیم نمک در یک لیوان آب حل کنیم؟ نه؛ در مقدار معینی آب و دمای مشخص، مقدار حل شدن هر ماده حدی دارد. طبق دادهٔ کتاب، در $100\,\text{میلی‌لیتر}$ آب با دمای $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ حدود $38\,\text{گرم}$ نمک خوراکی حل می‌شود. اگر بیش از این اضافه کنیم، مقدار اضافی در ته ظرف باقی می‌ماند؛ هم زدن این محدودیت را از بین نمی‌برد.

این مقدار به نوع ماده و دما بستگی دارد. با گرم شدن آب، مقدار حل شدن پتاسیم نیترات افزایش می‌یابد؛ اما مقدار حل شدن گاز اکسیژن کاهش پیدا می‌کند. پس نمی‌توان گفت گرم کردن همیشه باعث حل شدن مقدار بیشتری از همهٔ مواد می‌شود. همچنین «زودتر حل شدن» با «بیشتر حل شدن» یک معنا ندارد.

قهوه، روغن زیتون، شامپو و صابون از نمونه‌های مخلوط‌هایی هستند که در زندگی با آن‌ها سروکار داریم. پس مخلوط‌ها فقط چیزهایی نیستند که در آزمایشگاه بسازیم؛ بسیاری از مواد مصرفی ما مخلوط‌اند. حتی گلاب هم یک مخلوط است.

گاهی خودِ مخلوط برای ما کاربرد دارد؛ مثلاً از شامپو برای شست‌وشو استفاده می‌کنیم و لازم نیست مواد سازنده‌اش را جدا کنیم. گاهی هم به یکی از اجزای مخلوط نیاز داریم و باید راهی برای جداسازی پیدا کنیم. بنابراین «مخلوط بودن» به‌معنی بی‌فایده یا آلوده بودن یک ماده نیست.

برای شناختن ویژگی بعضی مواد روزمره می‌توانیم از کاغذ پی‌اچ استفاده کنیم. تکه‌ای از کاغذ را با رعایت نکات ایمنی به نمونه آغشته می‌کنیم، سپس رنگ آن را با الگوی رنگی مقایسه می‌کنیم تا عدد $\mathrm{pH}$ مشخص شود. فقط دیدن رنگ کافی نیست؛ باید آن را با الگوی همان کاغذ بسنجیم.

اگر $\mathrm{pH}<7$ باشد، ماده اسیدی است و اگر $\mathrm{pH}>7$ باشد، خاصیت بازی دارد. مقدار $\mathrm{pH}=7$ خنثی است. در میان نمونه‌های اسیدی، عدد کوچک‌تر نشان‌دهندهٔ اسیدی‌تر بودن است.

مثلاً برای بررسی آب پرتقال یا مایع ظرف‌شویی از این روش کمک می‌گیریم؛ عدد دقیق را باید از آزمایش به دست آوریم، نه حدس بزنیم. برای تشخیص اسیدی یا بازی بودن، هیچ ماده‌ای را نچش!

برای انتخاب روش جداسازی، اول بپرس: «اجزای این مخلوط چه تفاوتی با هم دارند؟» همین تفاوت می‌تواند راه جداسازی را نشان دهد.

کاغذ صافی برای جدا کردن جامد حل‌نشده از مایع مناسب است؛ مثلاً ماسه را از آب جدا می‌کند. ماسه روی صافی می‌ماند و آب عبور می‌کند. اما نمک حل‌شده همراه آب از صافی می‌گذرد؛ پس صاف کردن، نمک محلول را جدا نمی‌کند.

قیف جداکننده برای مایع‌هایی مناسب است که در هم حل نمی‌شوند و دو لایه تشکیل می‌دهند، مانند آب و روغن. با باز کردن شیر قیف می‌توان لایهٔ پایینی را خارج کرد. کمباین هم هنگام برداشت محصول، دانه‌ها را از بخش‌هایی مانند ساقه و کاه جدا می‌کند. پس هر وسیله برای هر مخلوطی مناسب نیست.

بعضی جداسازی‌ها به دستگاه‌های ویژه نیاز دارند. گریزانه یا سانتریفیوژ مخلوط را با سرعت زیاد می‌چرخاند و به جدا شدن اجزایی با چگالی متفاوت کمک می‌کند. در صنعت از آن برای جدا کردن چربی شیر استفاده می‌شود. جدا کردن یاخته‌های خون از خوناب نیز از کاربردهای همین دستگاه است.

در تقطیر، از تفاوت در تبخیر شدن اجزا کمک می‌گیریم: مایع بخار می‌شود و بخار پس از سرد شدن دوباره به مایع تبدیل می‌شود. مثلاً برای به دست آوردن آب از آب‌نمک، می‌توان بخار آب را سرد و جمع‌آوری کرد؛ نمک در ظرف اولیه می‌ماند.

دستگاه تصفیهٔ آب با توجه به نوع خود، برخی مواد ناخواسته را از آب جدا می‌کند. دستگاه دیالیز نیز به خارج کردن مواد دفعی و برخی مواد اضافی از خون کمک می‌کند. دیالیز و گریزانه یکی نیستند و کاربرد یکسانی ندارند.