یک کاسه آجیل را تصور کنید. پسته هست، بادام هست، کشمش هم گوشهای پیدا میشود. هیچکدام با ورود به ظرف هویتشان را از دست ندادهاند. هنوز میتوانید بادام را بردارید و جدا کنید. حالا یک لیوان آب را بردارید و کمی نمک داخل آن بریزید. چند بار هم بزنید. نمک دیگر دیده نمیشود ولی ناپدید هم نشده است. هر دو مثال یک چیز مشترک دارند و آن هم مخلوط است.
مخلوط مادهای است که از درهمآمیختن دو یا چند ماده به وجود میآید بدون اینکه اجزای اولیه الزاما هویت و ویژگیهای اصلی خود را از دست بدهند.
در آموزش درسی علوم چهارم مخلوط حاصل آمیختهشدن دو یا چند ماده بیان شده است که مواد اولیه ویژگیهای خود را حفظ میکنند و مخلوطها را به دو گروه کلی یکنواخت و غیریکنواخت تقسیم میکند.
آبنمک، آجیل، هوا، بتن، خاک، شیر، مه و آبروغن همه میتوانند در معنای علمی با مفهوم مخلوط ارتباط داشته باشند ولی رفتارشان شبیه هم نیست. بعضی یکدست به نظر میرسند، بعضی را که نگاه کنید اجزایشان تقریبا فریاد میزنند ما جدا هستیم!
مخلوط چیست در علوم چهارم
اگر برای سؤال علوم چهارم دبستان جواب کوتاه میخواهید، این تعریف مناسب شما است: هرگاه دو یا چند ماده را با هم بیامیزیم و مواد تشکیلدهنده ویژگیهای خود را حفظ کنند یک مخلوط به وجود میآید.
مثلا:
- آب و روغن
- نخود و کشمش
- شن و آب
- آب و نمک
- آجیل
همگی نمونههایی از مخلوط هستند هرچند نوعشان با یکدیگر فرق دارد. درس دوم علوم چهارم نیز با عنوان مخلوطها در زندگی دقیقا به همین مفهوم، انواع مخلوط، محلول، حلشدن مواد و جداسازی اجزای مخلوط میپردازد.
اولین نفری باشید که از اخبار و اطلاعیههای مرتبط با پایه تحصیلیتان باخبر میشود!
یک مخلوط چطور به وجود میآید؟
همیشه لازم نیست آزمایشگاه داشته باشیم. بگذارید با یک مثال این مفهوم را برای شما بیان کنیم؛ برنج و عدس را کنار هم بریزید. قبل از مخلوطشدن، برنج برنج است و عدس هم عدس است. بعد از مخلوطکردن هم اگر حوصله داشته باشید، میتوانید دانههایشان را دوباره از هم جدا کنید.
حالا شکر را در آب حل کنید. ظاهر داستان عوض میشود. دیگر نمیتوانید دانه شکر را ببینید اما هنوز شکر در آب حضور دارد. با روشی مناسب مثل خارجکردن آب میتوان دوباره ماده حلشده را بازیابی کرد.
پس دیده نشدن اجزا به این معنا نیست که چیزی مخلوط نیست. این همان جایی است که تفاوت مخلوطهای همگن و ناهمگن وارد بازی میشود.
مهمترین ویژگیهای مخلوط چیست؟
چند ویژگی کمک میکند مخلوط را از مواد دیگر تشخیص دهیم که در ادامه این ویژگیها را بیان کردهایم:
مخلوط از بیش از یک جزء ساخته میشود
یعنی یک نمونه مخلوط باید دستکم از دو ماده یا جزء تشکیل شده باشد. آب و نمک، شن و ماسه، هوا و بسیاری از آلیاژها نمونههایی از سیستمهای چندجزئی هستند.
نسبت مواد میتواند تغییر کند
برای درستکردن آبنمک مجبور نیستیم همیشه دقیقا یک گرم نمک را با مقدار ثابتی آب ترکیب کنیم. میتوان نمک کمتر یا بیشتری اضافه کرد و همچنان مخلوط آب و نمک داشت. این مسئله یکی از تفاوتهای مهم مخلوط با یک ترکیب شیمیایی خالص با فرمول مشخص است.
اجزا معمولا هویت شیمیایی خود را حفظ میکنند
در یک مخلوط ساده آمیختهشدن لزوما به معنای ساختهشدن ماده شیمیایی تازه نیست. نمک حلشده در آب دیگر جلوی چشم دیده نمیشود ولی حضور مواد سازنده همچنان قابل بررسی است. در آموزش علوم چهارم نیز حفظ ویژگی مواد اولیه از ویژگیهای اصلی مفهوم مخلوط معرفی شده است.
میتوان اجزای مخلوط را با روش مناسب جدا کرد
جداکردن نخود از کشمش چند ثانیه زمان میبرد. جداکردن نمک حلشده در آب داستان دیگری است و ممکن است به تبخیر یا روشهای فیزیکی دیگر نیاز داشته باشد. پس جملهای مثل اجزای همه مخلوطها بهراحتی جدا میشوند دقیق نیست. قابل جداسازی بودن با آسان جداشدن فرق دارد.
انواع مخلوط چیست؟
در تقسیمبندی سادهای که در آموزش مدرسه نیز استفاده میشود مخلوطها دو گروه اصلی دارند:
- مخلوط همگن یا یکنواخت
- مخلوط ناهمگن یا غیریکنواخت
| ویژگی | مخلوط همگن | مخلوط ناهمگن |
| ظاهر | یکنواخت | غیریکنواخت |
| توزیع اجزا | در مقیاس مورد بررسی یکنواخت | یکنواخت نیست |
| تعداد فاز قابل مشاهده | معمولا یک فاز | دو یا چند بخش یا فاز |
| مثال | آبنمک، آبشکر، هوا | آب و روغن، آجیل، شن در آب |
| نام رایج در حالت مایع | محلول | سوسپانسیون، امولسیون و… بسته به نوع |
منابع علمی هم همگنی را به میزان یکنواختبودن توزیع یک جزء یا ویژگی در مقدار مشخصی از ماده مرتبط میداند. نکته این است که همگنبودن میتواند به مقیاسی که ماده را بررسی میکنیم هم وابسته باشد.
مخلوط همگن چیست؟
مخلوط همگن مخلوطی است که اجزای آن در مقیاس مشاهدهشده به شکلی یکنواخت در سراسر نمونه پخش شدهاند. اگر از یک لیوان آبنمک، یک قاشق از بالا و یک قاشق از پایین بردارید و محلول کاملا مخلوط شده باشد انتظار داریم ترکیب آنها تقریبا مشابه باشد.
- نمک حلشده در آب
- شکر حلشده در آب
- سرکه معمولی
- هوای پاک در مقیاس معمول
- برخی آلیاژهای تکفاز
به مخلوط یکنواخت محلول نیز گفته میشود. بعضی دانشآموزان تصور میکنند اگر اجزای مخلوط را نبینیم، پس ماده خالص است که باید گفت نه لزوما این گونه نیست. آبنمک میتواند مثل آب خالص شفاف باشد ولی ترکیب آن متفاوت است. ظاهر همیشه تمام حقیقت نیست.
مخلوط ناهمگن چیست؟
در مخلوط ناهمگن توزیع اجزا در تمام قسمتهای نمونه یکسان نیست. کاسه سالاد مثال خوبی برای این نوع مخلوط است. اگر از گوشه ظرف یک قاشق بردارید ممکن است بیشتر گوجه باشد؛ قاشق بعدی کاهو و خیار بیشتری داشته باشد. ترکیب همه قسمتها یکسان نیست. دیگر مثالها را در ادامه میبینید:
- آب و روغن
- شن و آب
- آجیل
- خاک
- سالاد
- آب گلآلود
- بسیاری از سنگها
در این نوع مخلوط گاهی اجزا با چشم دیده میشوند و گاهی آنقدر ریز هستند که ظاهر مخلوط برای مدتی نسبتا یکنواخت به نظر میرسد. پس ناهمگن بودن الزاما یعنی اینکه باید تکههای درشت ماده را با چشم ببینیم؟ در پاسخ باید گفت خیر این طور نیست. اینجا پای کلوئیدها به میان میآید.
مخلوط کلوئیدی چیست؟
کلوئید کمی شیطنت میکند چون ممکن است از دور کاملا یکدست به نظر برسد اما در مقیاس بسیار کوچک، یک فاز در فاز دیگری پراکنده شده باشد.
پراکندگی کلوئیدی سیستمی است که در آن ذراتی با اندازه کلوئیدی در یک فاز پیوسته با ترکیب متفاوت پراکنده شدهاند.دشیر، مه، برخی ژلها و بسیاری از امولسیونها از این دست مخلوط به حساب میآیند. مثلا مه یک تکه ابر سفید جامد نیست؛ قطرههای بسیار ریز مایع در هوا پراکندهاند.
سوسپانسیون یا مخلوط تعلیقه چیست؟
اگر ذرات جامد در یک مایع پراکنده باشند میتوان با یک سیستم سوسپانسیونی روبهرو بود. سوسپانسیون مایعی است که ذرات جامد در آن پراکنده هستند. مثال ملموس این مخلوط آب و خاک است. اگر خاک را در آب بریزید و خوب تکان دهید مدتی آب کدر میشود. اگر ظرف را رها کنید، بخش مهمی از ذرات به مرور پایین میروند.
شربت خاکشیر هم مثال جالبی است؛ دانهها در مایع حضور دارند و نمیتوان آن را یک محلول حقیقی مانند آبنمک دانست.
تفاوت مخلوط و محلول چیست؟
این سوال یکی از مهمترین سؤالهای دانش آموزان در خصوص درس مخلوط علوم است. هر محلول یک مخلوط است، اما هر مخلوطی محلول نیست. محلول نوعی مخلوط همگن است. مثلا آب + نمک محلول است ولی آب + روغن هم مخلوط است اما محلول همگن نیست.
| مخلوط | محلول |
| مفهوم کلیتر است | نوعی مخلوط همگن است |
| میتواند همگن یا ناهمگن باشد | یکنواخت است |
| اجزا ممکن است دیده شوند | اجزا در مقیاس معمول جدا دیده نمیشوند |
| مثال: آجیل، آبروغن، آبنمک | مثال: آبنمک و آبشکر |
منابع کتاب درسی محلول را در گروه مخلوطهای یکنواخت قرار میدهند و موضوع مخلوط و محلول را کنار یکدیگر آموزش میدهند.
حلال و حلشونده چیست؟
یک لیوان آب و شکر را در نظر بگیرید. شکر مادهای است که حل میشود بنابراین حلشونده است. آب محیطی است که شکر در آن حل شده در این مثال حلال است. البته همیشه حلال آب نیست.
در شیمی محلولهای بسیار متنوعی داریم اما برای سطح علوم دبستان آب بهترین مثال برای فهم مفهوم حلال است.
فرق مخلوط با ماده خالص چیست؟
ماده خالص و مخلوط را میتوان از چند زاویه مقایسه کرد که در ادامه مقایسه کردهایم:
| ماده خالص | مخلوط |
| از یک ماده شیمیایی مشخص تشکیل شده است | شامل دو یا چند جزء است |
| ترکیب مشخصی دارد | نسبت اجزا میتواند تغییر کند |
| با روش فیزیکی ساده به مواد دیگر تفکیک نمیشود | اجزا را میتوان بر اساس تفاوتهای فیزیکی جدا کرد |
| نمونه: آب خالص، اکسیژن خالص | نمونه: هوا، آبنمک، خاک |
انواع مخلوط بر اساس حالت مواد
این بخش کمی جذابتر است، چون نشان میدهد مخلوط فقط یک پودر داخل آب نبوده و فراتر از آن است.
- جامد در جامد: دو یا چند ماده جامد میتوانند مخلوط شوند. نمک و شن، نخود و کشمش، بعضی آلیاژها و… همینطور کاسه آجیل هم یک نمونه بسیار واضح از مخلوط ناهمگن جامد در جامد است.
- جامد در مایع: نمک در آب مثال مخلوط همگن و محلول بوده و شن در آب مخلوط ناهمگن است. پس فقط دانستن حالت ماده کافی نیست نوع پخششدن اجزا هم اهمیت دارد.
- مایع در مایع: آب و اتانول میتوانند مخلوط یکنواخت تشکیل دهند. ولیآب و روغن در شرایط معمول دو فاز جدا ایجاد میکنند و نمونه آشنایی از مخلوط ناهمگناند.
- گاز در گاز: هوای معمولی نمونه بسیار شناختهشدهای از مخلوط گازها است. وقتی این گازها در مقیاس معمول به طور یکنواخت در هم پراکنده باشند هوا را یک مخلوط همگن گازی در نظر میگیریم.
- گاز در مایع: نوشابه گازدار مثالی آشنا است بخشی از دیاکسیدکربن تحت فشار در مایع حل شده است. وقتی در بطری را باز میکنید داستان تعادل عوض میشود و حبابها ظاهر میشوند.
هوا چه نوع مخلوطی است؟
هوای پاک را در مقیاس معمول میتوان مخلوطی همگن از چند گاز دانست. نکته اینجاست که هوا یک ماده خالص نیست اگر گردوغبار، قطرات آب، دود یا ذرات دیگری به مقدار قابل توجه در هوا معلق باشند، سیستم دیگر از آن تصویر ساده مخلوط کاملا همگن گازها فاصله میگیرد. به همین دلیل مه و هوای پر از ذرات معلق مثالهای متفاوتی هستند.
آب و روغن چه نوع مخلوطی است؟
آب و روغن یکی از مثالهای کلاسیک مخلوط ناهمگن است.
- آنها را تکان دهید سپس مدتی قطرات روغن در آب پراکنده میشوند.
- ظرف را روی میز بگذارید.
- کمکم دو بخش دوباره از هم قابل تشخیص میشوند.
اگر با کمک مواد امولسیونکننده قطرات بسیار ریز یک مایع را در مایع دیگر پایدار کنیم، میتوانیم یک امولسیون داشته باشیم.
شیر چه نوع مخلوطی است؟
شیر با چشم تقریبا یکنواخت دیده میشود خبری از تکههای جداگانه چربی نیست اما از نظر ساختار ریز، موضوع پیچیدهتر است. شیر یک سیستم پراکنده پیچیده است و نمیتوان آن را مشابه محلول ساده آبنمک تصور کرد. قطرات چربی و اجزای دیگری در فاز آبی آن حضور دارند.
این مثال نشان میدهد که آنچه با چشم یکنواخت دیده میشود الزاما در تمام مقیاسها یک محلول حقیقی نیست.
آجیل چه نوع مخلوطی است؟
آجیل یک مخلوط ناهمگن جامد در جامد است. دلیلش واضح بوده و این است که اجزا توزیع کاملا یکسانی ندارند و میتوانید بادام، پسته، کشمش یا فندق را جدا از هم ببینید و بردارید.
خاک مخلوط چیست؟
خاک معمولا مخلوطی پیچیده و ناهمگن است. ممکن است در مقدار کوچکی از خاک اجزایی مثل ذرات معدنی، مواد آلی، آب، هوا و بقایای جانداران وجود داشته باشد. اگر دو مشت خاک از دو نقطه حیاط بردارید حتی ترکیبشان هم لزوما مشابه نیست.
بتن مخلوط چیست؟
بتن از ترکیب چند ماده تهیه میشود و یک نمونه کاربردی خوب برای فهم مخلوطها در زندگی روزمره است. کتاب علوم چهارم نیز از مخلوطهایی شامل آب، سیمان و مواد مورد استفاده در ساختمانسازی به عنوان کاربرد واقعی مخلوطها یاد میکند.
اینجا دیگر مفهوم مخلوط از لیوان آزمایش بیرون آمده و وسط یک ساختمان چندطبقه ایستاده است!
آیا طلا مخلوط است؟
طلای خالص یک عنصر است و مخلوط محسوب نمیشود. اما طلایی که برای بسیاری از زیورآلات استفاده میشود معمولا آلیاژی از طلا و فلزات دیگر است. پس وقتی درباره طلای زینتی حرف میزنیم ممکن است با یک آلیاژ چندجزئی سروکار داشته باشیم اما عنصر طلا خودش مخلوط نیست.
دانش آموزان باید دقت داشته باشند که این تفاوت کوچک میتواند سؤال امتحانی در امتحانات باشد که مرسوم است.
روشهای جداسازی مخلوطها چیست؟
اگر اجزای مخلوط ویژگیهای متفاوتی داشته باشند، میتوان از همین تفاوت برای جداکردنشان استفاده کرد.
جداکردن با دست: برای مواد درشتمثلا جداکردن کشمش از نخود خیلی علمی به نظر نمیرسد ولی کاملا یک روش جداسازی فیزیکی است.
الک کردن: وقتی اندازه ذرات متفاوت باشد الک کاربرد دارد.مثلا میتوان ذرات درشتتر را از ذرات ریزتر جدا کرد.
استفاده از آهنربا: اگر یکی از اجزا خاصیت مغناطیسی داشته باشد آهنربا میتواند کمک کند.مثلا مخلوط براده آهن و مادهای غیرمغناطیسی مثال آن است.
صاف کردن: اگر جامدی در یک مایع پراکنده باشد و ذرات به اندازه کافی بزرگ باشند، میتوان از صافی استفاده کرد.
تهنشینی و سرریز کردن: گاهی کافی است مخلوط مدتی بیحرکت بماند تا ذرات سنگینتر پایین بروند.بعد میتوان بخش مایع بالایی را با احتیاط جدا کرد.
تبخیر: نمک را در آب حل کردهاید. با صافی کاغذی نمیتوانید نمک حلشده را بگیرید؛ ذرات محلول همراه آب عبور میکنند.اما اگر آب خارج شود ماده حلشده باقی میماند.اینجا تفاوت نوع مخلوط روی روش جداسازی اثر مستقیم دارد.
تقطیر: اگر بخواهیم اجزای مایع را بر اساس تفاوت در فراریت و دمای جوش جدا کنیم تقطیر یکی از روشهای مهمتر است.
از کجا بفهمیم یک ماده مخلوط است؟
به جای حفظکردن این مفهوم بیایید با چند سؤال بفهمیم که چگونه مخلوط را تشخیص دهیم:
- آیا بیش از یک ماده در آن وجود دارد؟
- آیا نسبت اجزا میتواند تغییر کند؟
- آیا اجزا بدون ساختهشدن یک ماده شیمیایی کاملا تازه کنار هم قرار گرفتهاند؟
- آیا میتوان با استفاده از تفاوت ویژگیهای فیزیکی، اجزا را جدا کرد؟
اگر جوابها به سمت بله بروند احتمالا با مخلوط سروکار دارید. البته مواد واقعی همیشه به سادگی مثالهای کتاب نیستند. یک نوشیدنی، ماده غذایی یا نمونه طبیعی ممکن است دهها یا صدها ترکیب مختلف داشته باشد و چند نوع پراکندگی همزمان در آن وجود داشته باشد. باید گفت طبیعت خیلی علاقهای به جدولهای کاملا مرتب ما ندارد!
آیا همه مخلوطها مفید هستند؟
خیر یک مخلوط میتواند برای ما مفید، خنثی یا خطرناک باشد. در کتاب علوم چهارم بخشی به مخلوطهای مضر اختصاص داده شده است. دارو، بتن و بسیاری از مواد غذایی نمونه کاربردهای مفید مخلوطها هستند. ولی مخلوطکردن مواد شوینده یا مواد شیمیایی بدون اطلاع از واکنش احتمالیشان میتواند خطرناک باشد.
پس یک قانون ساده داریم و آن هم این است که هر چیزی که قابلیت مخلوطشدن دارد، الزاما نباید با چیز دیگری مخلوط شود.
فرق مخلوط با ترکیب شیمیایی چیست؟
در یک مخلوط مواد کنار یکدیگر حضور دارند و نسبتشان میتواند متفاوت باشد. در یک ترکیب شیمیایی خالص اتمها طبق ساختار و نسبت مشخصی با یکدیگر پیوند دارند. مثلا آب خالص یک ترکیب شیمیایی با ساختار مشخص است آبنمک اما مخلوطی از آب و یونهای حاصل از نمک حلشده است. پس هر چیزی که در آشپزخانه میگوییم ترکیب کردم از نظر شیمیایی الزاما ترکیب شیمیایی نیست.
نتیجهگیری
مخلوط از دو یا چند ماده تشکیل شده و اجزای آن با نسبتهای مختلف میتوانند کنار هم حضور داشته باشند و با روشهای فیزیکی مناسب از یکدیگر جدا شوند.
برگردیم به همان کاسه آجیل اول مطلب؛ آنجا فهمیدن مخلوط آسان بود چون همه اجزا را میدیدیم؛ آبنمک کمی سختتر بود و شیر سختتر از آن و وقتی وارد آلیاژها، کلوئیدها یا سیستمهای چندفازی واقعی میشویم، میفهمیم تعریف ساده کلاس چهارم فقط درب ورودی یک دنیای بزرگ است.
مخلوط از کنار هم قرارگرفتن دو یا چند ماده ساخته میشود و میتواند یکنواخت یا غیریکنواخت باشد. اگر اجزای آن در مقیاس مورد بررسی یکنواخت پخش شده باشند با مخلوط همگن روبهرو هستیم. در غیر این صورت مخلوط ناهمگن است.
سوالات متداول
مخلوط به مادهای گفته میشود که از آمیختهشدن دو یا چند ماده ایجاد شود و مواد اولیه ویژگیهای خود را حفظ کنند.
آب و نمک، آب و روغن، آجیل، خاک، سالاد و شن در آب مثالهایی از مخلوط هستند. بعضی از آنها همگن و بعضی ناهمگناند.
مخلوطی است که اجزای آن در مقیاس مورد بررسی به صورت یکنواخت توزیع شده باشند.
مخلوطی است که ترکیب و توزیع اجزای آن در تمام نقاط یکسان نیست.
مخلوط یکنواخت همان مخلوط همگن است.
محلول نوعی مخلوط همگن است بنابراین هر محلول مخلوط محسوب میشود ولی هر مخلوطی محلول نیست.
اگر دو یا چند ماده جامد کنار هم قرار بگیرند مخلوط جامد در جامد ساخته میشود.
هوای پاک در مقیاس معمول یک مخلوط همگن گازی است. اگر مقدار قابل توجهی قطرات یا ذرات در آن معلق باشد، سیستم میتواند رفتار پیچیدهتری داشته باشد.
دوغ یک سیستم غذایی چندجزئی است و نباید آن را مانند آبنمک یک محلول ساده در نظر گرفت. بسته به ترکیب و ساختار، اجزای پراکنده و کلوئیدی در آن وجود دارند.
بسته به ویژگی مواد میتوان از روشهایی مانند جداکردن با دست، الک، آهنربا، صافکردن، تهنشینی، تبخیر یا تقطیر استفاده کرد.
بله خاک معمولا از چند جزء مختلف شامل مواد معدنی، مواد آلی، آب و هوا تشکیل شده و یک مخلوط پیچیده و عمدتا ناهمگن است.
