الترشيح في الكيمياء: أين يذهب الراسب، وهل يحتجز المرشح الملح؟

افحص حالة المادة قبل اختيار طريقة الفصل

قد يكون الملح حبيبات صلبة، وقد يكون ذائبًا في الماء. الفرق يغير ما يتوقع من الترشيح. إذا كان ذائبًا، فلن يحتجزه ورق الترشيح العادي كما يحتجز جسيمات رمل مناسبة الحجم. الماء والملح الذائب يبقيان معًا في الراشح. ^[3]

اختيار الوسط يعتمد على الجسيمات والمسارات التي تسمح بمرور السائل، وعلى توافق مادة المرشح مع الخليط. لا تكفي كلمة «صلب» وحدها: الجسيمات الأصغر من قدرة الحجز قد تعبر، وبعض المواد قد تتفاعل مع الوسط أو تغير خواصه. ^[1]

ولا يصنع الترشيح المعتاد مادة جديدة من مجرد فصل الرمل عن محلول ملحي. إنه فصل فيزيائي في هذا المثال. أما تكون مادة صلبة من تفاعل أو تبلور قبل الترشيح فمرحلة أخرى، ثم يمكن أن يأتي الترشيح لجمعها.

الراشح والمواد المحتجزة

الراشح هو الجزء السائل الذي اجتاز المرشح. لا تعني التسمية أنه ماء نقي: قد يحمل مادة ذائبة، وقد تبقى فيه جسيمات أدق لم يحجزها الوسط. صفاء السائل وحده لا يكشف تركيبه الكامل. ^[1][3]

تسمى المادة المحتجزة أحيانًا الراسب أو البقايا. من المفيد الانتباه إلى أن «راسب» قد يستخدم أيضًا لمادة تكونت أصلًا من تفاعل ترسيب. الرمل المحتجز كان موجودًا قبل الفصل، وليس ناتج تفاعل جديد لمجرد بقائه على الورق.

كذلك قد يحمل الصلب المحتجز سائلًا بين حبيباته أو على سطحه. لذلك لا يساوي وزن البقايا الرطبة كتلة الصلب الجاف، ولا يجعل الترشيح بالتفريغ كل مادة محتجزة جافة تمامًا بصورة تلقائية. ^[3]

الجاذبية والتفريغ، والساخن والبارد

في الترشيح بالجاذبية يعبر السائل بفعل وزنه وترتيب الوعاء والمرشح. وفي الترشيح بالتفريغ يخفض الضغط في جانب الاستقبال، فينشأ فرق ضغط يساعد على مرور السائل. ليست الآلية «رفع الضغط بالتساوي على الجانبين». ^[1][2]

اختيار الطريقة يعتمد على السائل والصلب والغاية وظروف العمل. تذكر المراجع التعليمية أن الجاذبية تلائم حالات مثل السوائل الساخنة أو المشبعة أو المتطايرة، بينما قد يفيد التفريغ في تسريع الفصل حين تناسبه المادة والتجهيزات. لا نحول ذلك إلى قاعدة تشغيل واحدة لكل خليط. ^[1][2]

«ساخن» و«بارد» وصفان لظروف حرارية، وليسا بديلين منطقيين عن «جاذبية» و«تفريغ». تبريد محلول قد يكوّن بلورات قبل جمعها، والمحافظة على محلول ساخن قد تمنع تبلور المادة المرغوبة أثناء إزالة شوائب غير ذائبة. قرار الحرارة وقرار دفع السائل يجيبان عن سؤالين مختلفين.

وتكوين البلورات بالتبريد ليس الترشيح نفسه. يجب التمييز بين جعل المادة تظهر كصلب، ثم فصل هذا الصلب عن السائل. ^[3]

مثال حسابي لكتلة الراشح

نفترض خليطًا تعليميًا يحتوي 6 غرامات رمل غير ذائب، و 4 غرامات ملح ذائب في 90 غرامًا من الماء. الكتلة الكلية 6+4+90=100 g. المعطيات افتراضية، وليست وصفة تجربة.

إذا احتجز المرشح الرمل كله، ولم يُفقد سائل ولم يبق مع الرمل أو في المرشح، فكتلة الرمل الجاف المحتجز 6 غرامات، وكتلة الراشح 4+90=94 g. فحص الكتلة يعطي 6+94=100 g.

الكسر الكتلي للملح في الراشح 4/94، والنسبة المئوية نحو 4.26%. لا نقسم 4 على 90، لأن 90 كتلة المذيب وحده، لا كتلة المحلول. ولا نعد الراشح ماءً بلا ملح.

لو احتفظ الرمل والمرشح افتراضيًا بكمية 5 غرامات من المحلول المتجانس نفسه، أصبح الراشح 89 غرامًا. تحتوي الكمية المحتفظ بها ملحًا 5×4/94≈0.213 g وماءً نحو 4.787 غرامات. يبقى في الراشح نحو 3.787 غرامات ملح؛ المجموع ما زال 100 غرام عند حساب الرمل والسائل المحتفظ به والراشح معًا.

في هذا الافتراض يبقى تركيز المحلول نفسه: 3.787234…/89×100≈4.26%. لكن كمية الملح المسترجعة في الراشح تقل. ثبات التركيز لا يعني استرجاع كل المادة، وأي امتزاز أو ذوبان إضافي أو فقد آخر يحتاج نموذجًا مختلفًا.

هل كل مرشح يعجز عن فصل الأملاح؟

القول الدقيق هو أن ورق الترشيح العادي لا يفصل الملح الذائب عن الماء في هذا المثال. توجد أغشية انتقائية تستخدم آليات مختلفة، ومنها التناضح العكسي الذي يدفع الماء عبر غشاء تحت ضغط ويحد من انتقال كثير من المواد الذائبة. لا نستنتج عمل الغشاء من شكل قمع ورقي. ^[4]

أما الحصول على الملح من الراشح فقد يحتاج عملية لاحقة، مثل التبخير والتبلور في المثال التعليمي. هنا يفصل تغير حالة المذيب أو تشكل البلورات المادة الذائبة، وليس مجرد مرورها مرة أخرى عبر الورق. ^[3]

ابدأ الحل بتسمية ما هو ذائب وما هو معلق، ثم حدد ما يريد السؤال جمعه، وأخيرًا فحص الكتلة والفواقد. هذه الخطوات تمنع الخلط بين الراشح النظيف من الرمل وبين سائل نقي من كل مكوناته.