תמיסה

בכימיה, תמיסה היא תערובת הומוגנית (אחידה) של כמה חומרים שונים, כאשר אחד מהם מתפקד כממס והאחרים מומסים בו. החלקיקים (אטומים או מולקולות) של החומרים המומסים נפרדים זה מזה ומוקפים מכל עבר במולקולות של הממס.

דוגמאות

כפית סוכר בכוס מים היא תמיסה של מוצק בנוזל.

כספית מומסת בזהב היא תמיסה הקרויה אמלגמה.

דגים אינם נושמים את החמצן שמרכיב את מולקולות המים, אלא את החמצן המומס במים. תפקיד משאבות האוויר באקווריום המזרימות חמצן דרך המים הוא להגדיל את כמות החמצן המומס במים.

הממס

ערך מורחב – ממס

הממס מוגדר על פי רוב כחומר שכמותו בתמיסה היא הגדולה ביותר, בעוד כל שאר החומרים נחשבים מומסים. לעיתים מגדירים חומר שכמותו פחותה יותר כממס, מכיוון שהוא מהווה בדרך כלל חלק גדול יותר בתמיסות שונות או הוא זה הקובע את מצב הצבירה של התמיסה, כמו למשל מים, או כל נוזל אחר.

מסיסות

ערך מורחב – מסיסות

על מנת ליצור תמיסה, חייבים החומרים להיות מסיסים אחד בשני. קריטריון אחד הוא הקוטביות של מרכיבי החומרים: תרכובות קוטביות, הידרופיליות, כגון אתנול וסוכרים פשוטים, ומלחים קלי-תמס, המורכבים מיונים בעלי מטענים שלמים, כדוגמת נתרן כלורי, יתמוססו אך ורק בחומרים קוטביים אחרים, כגון מים. חומרים הידרופוביים, בעלי מולקולות נייטרליות ולא-קוטביות, כמו שומן ופחמימנים פשוטים, יתמוססו אחד בשני, ולא בחומרים הידרופיליים.

התמוססות מתאפשרת באמצעות קשרים בין מולקולריים, הנוצרים בין החומרים המתמוססים אחד בשני. קשרים אלו צריכים להיות מספיק חזקים על מנת לאפשר לחלקיקי חומר אחד להתרחק אחד מהשני ולהתפזר בין חלקיקי החומר האחר. כך, לדוגמה: התמוססות אתנול, אצטון וחד-סוכרים במים מתאפשרת על ידי היווצרות קשרי מימן. התמוססות אצטון ופחמימנים שונים בשומן מתאפשרים על ידי קשרי ואן דר ואלס.

באינטראקציה בין חומרים קוטביים ללא-קוטביים, החומר הקוטבי בעצם "דוחה" את הלא-קוטבי ולא מאפשר התמוססות, מכיוון שהקשרים הבין מולקולריים המתקיימים בין מולקולות החומר הקוטבי מצריכים רמת אנרגיה נמוכה יותר מאלה שמולקולות החומר הלא-קוטבי יכולה ליצור. כאשר מולקולות שלא מקיימות קשרים אלה "נדחפת" באמצע, היא מקטינה את מספר הקשרים הקיימים בין המולקולות הקוטביות וכך מעלה את רמת האנרגיה של המערכת. שהרי מערכת שואפת להיות ברמה האנרגטית הנמוכה ביותר ולכן מולקולות החומר הלא-קוטבי נדחפות החוצה ונעשית הפרדה פיזית בין שני החומרים, כמו בין שמן ומים.

סבון

ערך מורחב – סבון

סבון הוא ממס מיוחד. כדי להיות מומס במים, על סבון להיות מומס קוטבי. כדי להמס שומנים, עליו להיות ממס בלתי קוטבי. בפועל, למולקולת הסבון ראש קוטבי וזנב ארוך ושומני. מולקולות הסבון מומסות במים בזכות חלקן הקוטבי (הראש), ובשומן בזכות זנבם השומני. וכך כאשר הן באות במגע עם לכלוך שומני, הן מסתדרות בצורת כדור ועוטפות את מולקולת השומן, כך שחלקן השומני פונה למולקולת השומן וממס אותו וחלקן הקוטבי פונה למים ומומס בהם. כך נוצר מבנה כדורי הנושא את מולקולת השומן. תהליך זה נקרא תִחלוב.

נקודת רוויה

כאשר חומר מָסִיס בא במגע עם ממס, נוצר מבנה של מולקולות הממס סביב מולקולות המומס, אשר מאפשר למבנה להישאר יציב. כאשר אין הממס מסוגל ליצור מבנה סביב מולקולה מומסת נוספת, אך עדיין מתקיים שיווי משקל כימי, התמיסה נקראת רוויה (saturated). תמיסה רוויה היא כזו שכאשר מוסיפים לה עוד מן החומר שהמסו בה, הוא נותר במצבו המקורי, ואינו מומס. כך למשל ניתן ליצור תמיסה של חמש כפיות סוכר בכוס מים, אך שתי כוסות סוכר זה כבר בלתי-אפשרי. כמות החומר שתמיסה מסוגלת להכיל בתוכה – נקודת הרוויה – תלויה בתנאים שונים כגון טמפרטורה, לחץ וזיהומים. כאשר התמיסה עוברת את נקודת הרוויה שלה, היא נמצאת במצב של רוויית יתר (supersaturated). במצב זה, תמיסה לא יכולה להכיל את כל המומס בה והוא מופרש ממנה.

לדוגמה: העלאת טמפרטורה האוויר ביום (האוויר הוא תמיסת גזים שונים ומים, כאשר חנקן נחשב הממס), גורמת להעלאת נקודת הרווייה שלו ולהתאדות של מים נוספים (עליית הלחות המוחלטת). הורדת הטמפרטורה בערב ובעיקר בלילה, גורמת לתמיסה להיות רוויה יתר המידה במים, מכיוון שירידת הטמפרטורה מורידה את נקודת הרווייה (הלחות היחסית מגיעה ל-100%, נקודת הטל), כך שמים חייבים להתעבות ולהפוך לטיפות מים קטנטנות. טיפות אלה יורדות בצורת טל.

ברוב הממסים כושר ההמסה עולה עם הטמפרטורה, אך יש חומרים המתנהגים בצורה הפוכה.

קישורים חיצוניים

• ד"ר ארז גרטי, איך מתמוסס מלח?, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 28 יוני 2011
• גרושופ, חמצן מומס והשפעותיו בתמיסה ההידרופונית באתר "גרושופ"
• תמיסה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• תמיסה (כימיה), דף שער בספרייה הלאומית