נתחיל בהסבר קצרצר מה זה תמיסה: תמיסה זאת בעצם תערובת של חומרים – אבל ברמה של המולקולות המרכיבות את החומר. כלומר – אבנים שמעורבבים בתוך חול זאת לא תמיסה, כי למרות שמדובר בתערובות, החומרים לא מעורבבים ברמת החלקיקים (אטומים / מולקולות / יונים) המרכיבים אותם. מה זה כן תמיסה: למשל מלח מומס בתוך מים, קפה נמס בתוך מים או סוכר בתוך מים.

חשוב לציין שאפשרי תמיסות בין כל אפשרויות מצבי הצבירה: מוצק ונוזל (כמו מלח במים), נוזל בנוזל – כמו וודקה למשל, המכילה אלכוהול מומס במים, גז בנוזל (כמו סודה – שבה הגז פחמן דו חמצני מומס במים, וכמו המים באקווריום שאת החמצן שמומס בהם נושמים הדגים), גז בגז (האויר הוא תערובת של גזים) אפשרי גם תמיסה מוצקת (מושגת בעיקר על ידי הקפאה מהירה של תמיסות נוזליות) וכו'. תמיסה חייבת להיות ב"פאזה" אחת – כלומר שכל מדגם של חומר ממנה יהיה אחיד בהרכב ובמבנה.


טיפת יוד מתערבבת עם מים. התמונה באדיבות gagstreet.

אפשרי גם תמיסות שמורכבות מיותר מ-2 רכיבים, למשל המשקה עראק (וגם אוזו) הוא תערובת משולשת של מים, אלכוהול ושמן שמופק מגרעיני אניס (המכיל בעיקר את החומר אנת'ול Anethol).

למרות שרוב התמיסות הנוזליות שאנו נתקלים בהם בחיי היום-יום מכילות מים, אין שום מניעה (כמובן) שתמיסה נוזלית לא תכיל מים.
כדי שתתאפשר תמיסה נוזלית בטמפרטורה של 70oC- כל מה שצריך הוא לפחות חומר אחד שנמצא במצב נוזל בטמפרטורה זו. חומר כזה למשל, שנמצא בכל בית – הוא האתנול – שזה בעצם ה"אלכוהול" שנמצא בכל המשקאות האלכוהוליים. במצב טהור האתנול קופא רק בטמפרטורה של 114oC- , כלומר הוא נשאר נוזל ב 70oC-  (כהערת אגב, זו הסיבה שבארצות קרות משתמשים במדחומים עם אלכוהול דווקא, ולא עם כספית, כדי למדוד טמפ' חיצונית).

באמצעות שימוש באתנול תוכל לעשות תמיסות הנשארות נוזליות גם בטמפ' קרה של -70oC. צריך לשים לב, שישנו מעיין "כלל אצבע" בנוגע למסיסות וטמפ' (יש יוצאים מהכלל, אבל זה נכון באופן כללי): מסיסות של מוצקים בתוך נוזלים, בדרך-כלל פוחתת עם הטמפ', כלומר תצליח להמיס מעט מאוד סוכר (מוצק) או קרח-מים (מוצק) באתנול קר. מסיסות של נוזלים זה בזה – כמעט לא מושפעת מהטמפ' (תוכל להכין תמיסה של אתר בתוך אתנול, שניהם נוזלים בטמפ' המבוקשת), ומסיסות של גזים בנוזל – עולה עם ירידת הטמפ' (נקרא 'חוק ראול', תחשוב על קולה קרה, שמצליחה להכיל גזים, לעומת קולה חמה שמיד כל הגזים בורחים ממנה).

אם בכל זאת תרצה לעבוד עם מים, כממס הנוזלי, מעניין לציין שהמסת מלח בתוך מים מורידה את נקודת הקיפאון שלהם, ובצורה ניכרת, תמיסה בריכוז של 23.3% מלח בישול בתוך מים גורמת להם לקפוא בטמפרטורה של -21.2oC. תמיסה של המלח סידן כלורי (CaCl2) בתוך מים, מורידה את נקודת הקיפאון ל 52 מעלות מתחת לאפס (!), אומנם לא -70oC אבל בהחלט נמוך בצורה ניכרת.

מאת: ד"ר אבי סאייג
המחלקה לנוירוביולוגיה ומכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

10 תגובות

  • BACHAR YEHUDA

    ד"ר אסייג באיה טמפרטורה

    ד"ר אסייג באיה טמפרטורה קופאים שיני שום

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    אינני יודע

    שלום. אינני יודע...

  • אריאל

    חוץ מזה

    לשיפור יכולת הדיון מומלץ להוסיף למערכת דרופל תוסף כלשהו שיאפשר קבלת עדכונים בדוא"ל על תגובה לתגובה.
    כמו זה למשל:
    http://drupal.org/project/comment_notify

    תודה על אתר מחכים ומעניין.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    רעיון מעולה

    אני אעביר אותו לוובמסטרית שלנו.

  • אריאל

    תמיסות גז בגז

    שלום וברכה, כיצד אפשר לדבר על תמיסה של גז בגז, הרי (ותקנו אותי אם אני טועה) כוחות המשיכה האלקטרומגנטיים בין חלקיקי הגז השונים הוא חסר השפעה, ואם אני מגדיר נכון, בתמיסה צריכה להיות משיכה אלקטרומגנטית בין המרכיבים. כתוצאה מכך התערבות נותרת הומוגנית יחסית ולא נפרדת למקטעים.

    חוץ מזה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תשובה

    דיונים של סמנטיקה אלו דיונים שאני מעדיף לא להיכנס אליהם לעולם! לגופו של עניין - משיכה אלקטרומגנטית בין המרכיבים איננה דרישת סף או 'צורך' להגדרת תמיסה - אלא הערבוב החלקיקי. מהבחינה הזאת גז הוא תמיסה. והאוויר הוא תמיסה גזית. התנאי שכתבת הוא כבר הסבר (אבל לא הגדרה!) לקיומן של תמיסות נוזליות, אבל כמובן שאינו תקף לתמיסות גזיות.
    מצד שני (כחיזוק לטענה שלך) - לפי ויקיפדיה באנגלית יש מקורות סיפרותיים (מדעיים) שלא רואים בתמיסה גזית בלחצים נמוכים תמיסה, אלא רק תערובת (העתקתי את החלק הרלוונטי על תמיסות גזיות, והדגשתי את הדעה השנייה):

    Gas

    If the solvent is a gas, only gases are dissolved under a given set of conditions. An example of a gaseous solution is air (oxygen and other gases dissolved in nitrogen). Since interactions between molecules play almost no role, dilute gases form rather trivial solutions. In part of the literature, they are not even classified as solutions, but addressed as mixtures.

    אני, כמו שהבנת, תומך בצד החושבים שיש לסווג את זה כתמיסה. (בדומה לרוב המוחלט של של המקורות) כאמור - ויכוח שהוא ענייני סמנטיקה, שאני לא רוצה להכנס אליו, כי הרי אפשר להתווכח על עיניינים כאלו שעות, ("מה מגדיר מה?" "מה הכרחי ומה נובע") ולא להסכים.
    כאמור - תערובת של גזים מקיימת את הגדרת התמיסה המקובלת, ולכן אפשר לקרוא לה תמיסה גזית.

  • אריאל

    אם כך, מה ההבדל בין תמיסה לתערובת הומוגנית

    שלום אבי, לדעתך (ודעת רוב הספרות) מה ההבדל בין תמיסה לבין סתם תערובת הומוגנית, מה מוסיף השימוש במושג ממיס ומומס כאשר שניהם גזים? איך יכולה להיות תמיסה רוויה ובלתי רוויה של גז בגז?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תשובות ותגובות

    שלום אריאל.
    כמו שכתבתי – כל תמיסה היא תערובות הומוגנית, אבל לא כל תערובת (אפילו הומוגנית) היא תמיסה, תלוי בדרגת ההומוגניות. דרגת ההומוגניות היא ההופכת תערובת לתמיסה – הרי גם חול וחצץ יכולים להיות מעורבבים בהומוגניות, אבל לא ברמה החלקיקית. חלב – הומוגני מאוד, אבל הוא אינו תמיסה כי טיפות השמן המפוזרות בו (במים) אמנם קטנות, אבל לא מפוזרות ברמה המולקולרית. (כשהסיבה, היא כפי שכתבת – חוסר בכוחות משיכה מספיקים בין המים לשמן. ולכן החלב מוגדר כ'נוזל קולואידי').
    לגבי השימוש במושג ממס ומומס – שוב, סמנטיקה: אם נגדיר ממס כחומר שנמצא ברוב המוחלט בתמיסה – אז החנקן הוא הממס של האוויר, בתוכו מומסים החמצן, הארגון, הפחמן-הדו-חמצני ושאר הגזים. ועוד רמת סמנטיקה: מי אמר שחייבים בכל תמיסה להתקיים מומס בממס? (אתה?) למעשה ברור שלא חייב – למשל: וודקה בריכוז של 50% בדיוק – מה תגיד? זאת תמיסה של מים באלכוהול או אלכוהול במים? אפשר להקצין את המצב: תמיסה של הכהלים: מתאנול, אתנאול, פרופנול, בוטאנול, פנטנול, הקסנול, הפטנול ואוקטנול, כל אחד בריכוז שלא עולה על 12.5%, מי בדיוק מומס במי? מי הממס ומי המומס? באותו אופן – בנושא הריוויון שהעלית – זה לא תנאי לקיומה של תמיסה, מים ואלכוהול נמסים יחדיו בכל יחס, ואין 'תמיסה רוויה' או 'בלתי רוויה' של מים באלכוהול. וכך גם בגזים – וזה בסדר גמור.
    אתה צריך להבין שהבעיה בהצבת סייגים היא שאז מתחילים להסתבך בעוד ועוד יוצאים מהכלל, ואז דרושים עוד ועוד תנאים – וחוזר חלילה. עדיף להגדיר הגדרה "מהודקת" לתמיסה, כפי שהתקבל (=תערובת הומוגנית ברמה החלקיקית), ואז גם האוויר הוא תמיסה גזית – ופשוט לקבל את זה בלי בעיה, כי עומד בהגדרה המהודקת. זה עדיף בהרבה על הגדרה (שלך) של "תערובת הומוגנית שבה צריכה להיות משיכה אלקטרומגנטית בין הרכיבים וגם צריך להיות ממס ומומס וגם צריך להיות תמיסה רוויה ותמיסה לא רוויה עם היוצאים מהכלל של חומרים שנמסים בכל יחס, שאז נחריג ונגדירם תמיסה ועם יוצאים מהכלל תמיסות רבות רכיבים שאז אי אפשר לדבר על ממס ומומס ועם יוצא מכלל של תמיסה דו-רכיבית בה כל רכיב נמצא בריכוז של 50% שגם בה אי אפשר להגדיר מומס וממס" ...הבנת את העיקרון :-)- תוסיף עוד כלל (כדי להוציא את תמיסת הגזים שנואת נפשך מתוך ההגדרה) – תצטרך להוסיף עוד סייגים להגדרה...
    והנה נגררתי לויכוח הגדרתי-סמנטי, מה שלא רציתי.

    אבי

  • ליאור

    האם יש תמיסות נוזליות במינוס 70 מעלות צלזיוס, שאלה חשובה?

    קראתי על כך שאמוניה יכולה להיות נוזל עד מינוס מאה מעלות צלזיוס, האם זה נכון? האם האמוניה יכולה שלא לקפוא עד אשר תגיע לנקודת הקיפאון של מינוס מאה מעלות צלזיוס????

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא

    לא, אמוניה קופאת בערך במינוס 78 מעלות צלזיוס. במינוס 100 מעלות היא כבר מוצק.