Mikä on universaali liuotin kemiassa?

Yleisen liuottimen tai liuottimen käsitteen ymmärtämiseksi on ensinnäkin selvitettävä, mikä liuotin on. Kemiassa liuotin on mikä tahansa kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen aine, joka pystyy liuottamaan muita aineita, joita kutsutaan liuenneiksi aineiksi, muodostaen siten homogeenisen seoksen, jota kutsutaan liuokseksi. Teknisesti liuotin on se aine, jota on suurin osa liuoksesta, kun taas kaikki muut komponentit katsotaan liuenneiksi aineiksi. Yleisin liuotin-termin käyttö viittaa kuitenkin nestemäiseen aineeseen, joka liuottaa muita kiinteitä, kaasumaisia ​​tai muita nestemäisiä aineita.

Liuottimen kyky liuottaa tiettyä liuennutta ainetta riippuu siitä, kuinka samanlaisia ​​liuennut aine ja liuotin ovat. Nyrkkisääntönä liukoisuuden suhteen on, että ”samanlainen liuottaa samanlaisen” , mikä tarkoittaa, että liuotin pystyy liuottamaan aineen, joka on hyvin samankaltainen kuin se rakenteeltaan tai fysikaalis-kemiallisilta ominaisuuksiltaan, mutta todennäköisesti ei. liuottaa muita liuenneita aineita erilaisia ​​rakenteita.

Universaali liuottimen määritelmä

Yleisliuotin määritellään nesteeksi, joka pystyy liuottamaan minkä tahansa muun aineen , oli se sitten orgaanista tai epäorgaanista, polaarista tai apolaarista ja onko se kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen . Koska periaatteessa liuotin voi liuottaa vain kuten aineet, todellista universaalia liuotinta ei ole olemassa . Tämä johtuu siitä, että jos liuotin on esimerkiksi polaarinen, se pystyy liuottamaan muita polaarisia liuenneita aineita ja ionisia yhdisteitä erittäin hyvin, mutta se ei pysty liuottamaan ei-polaarisia liuenneita aineita, kuten alifaattisia hiilivetyjä, rasvoja ja öljyjä.

Toisaalta, jos liuotin on ei-polaarinen, se liuottaa erittäin hyvin ei-polaarisia liuenneita aineita, mutta se ei pysty liuottamaan voimakkaasti polaarisia liuenneita aineita tai ionisia yhdisteitä.

Miksi vettä kutsutaan ”yleiseksi liuottimeksi”?

Luonnollinen kysymys on, että jos universaalia liuotinta ei ole olemassa, kuten olemme juuri osoittaneet, ja tiedämme myös, että vesi ei pysty liuottamaan joitain yleisiä liuenneita aineita, kuten öljyä, niin miksi veden sanotaan olevan ”yleinen liuotin”? ?

Syitä on periaatteessa kaksi:

Vesi on ylivoimaisesti yleisin liuotin planeetalla.

Sitä ei tarvitse todistaa. Maailmassa ei ole muuta nestemäistä ainetta runsaammin kuin vesi, joka peittää 71 % maan pinnasta. Tämä johtaa siihen, että yritämme jatkuvasti liuottaa erilaisia ​​kemikaaleja veteen.

Vesi liuottaa enemmän liuenneita aineita kuin mikään muu tunnettu neste.

Koska vesi on proottinen liuotin (joka voi toimia vetyatomien tai protonien luovuttajana vetysidoksissa) ja erittäin polaarinen, se voi liuottaa suuren määrän eri luokkien yhdisteitä, sekä orgaanisia että epäorgaanisia, sekä ionisia että neutraaleja.

Veteen liukenevien yhdisteiden luokkiin kuuluvat:

• Erilaiset suolat.
• Hapot ja emäkset sekä vahvoja että heikkoja ja sekä orgaanisia että epäorgaanisia.
• Jotkut emäksiset oksidit.
• Jotkut happooksidit.
• Polaaristen kaasujen, kuten HCL:n, HBr:n, ja jopa joidenkin ei-polaaristen kaasujen, kuten CO _2:n tai hiilidioksidin, molekyylit.
• Polaariset orgaaniset yhdisteet, kuten alkoholit, karboksyylihapot, fenolit, amiinit, amidit jne.

”Alkahest”: alkemistien yleinen liuotin

Kemia saa alkunsa muinaisista alkemisteista. He suorittivat loputtoman määrän kokeita, jotkin järjestelmällisempiä kuin toiset, joiden avulla he onnistuivat löytämään monia kemiallisen reaktiivisuuden periaatteita ja muita tämän tieteen tärkeitä näkökohtia. Toinen tutkimusalueista oli kultaa ja muita aineita liuottavien liuottimien etsiminen.

Yksi tämän seurauksista oli ”alkahest”, oletettu todellinen universaali liuotin, jolla on mystisiä ominaisuuksia ja jonka alkemistit uskoivat voivan liuottaa kaikki metallit ja kaikki maanpäälliset kappaleet. Termin ”alkahest” loi sveitsiläinen alkemisti Paracelsus, joka myös ehdotti reseptiä sen valmistamiseksi.

Alkahesti ei itse asiassa ole todellinen universaali liuotin.

Paracelsuksen alkahesti on itse asiassa emäksinen alkoholiliuos, joka sisältää kalsiumhydroksidia tai sammutettua kalkkia (Ca(OH) ₂ ) ja hiilihappoa tai kaliumkarbonaattia (K ₂ CO ₃ ). Paracelsuksen näkökulmasta tämä seos on parempi liuotin kuin vesi, koska se pystyy liuottamaan rasvoja ja öljyjä sekä muita orgaanisia yhdisteitä paljon enemmän.

Yksi syy on se, että emäksinen seos pystyy tosin hajottamaan monia orgaanisia aineita ja muuttamaan ne aiempaa helpommin liukeneviksi aineiksi. Esimerkki tästä on se, että seos voi saippuoida rasvoja ja syntyneet orgaaniset suolat (saippua) ovat helposti dispergoituvia sekä alkoholiin että veteen.

Nykyään ymmärrämme kuitenkin paljon paremmin kuin silloin, että toisen aineen liukenemisen ja kemiallisesti hajoamisen välillä on hyvin selvä ero. Kun ensimmäinen prosessi koostuu aineen molekyylien hajottamisesta, mutta niiden jättämisestä koskemattomiksi, aineen hajottaminen edellyttää sen muuntamista erilaiseksi, yksinkertaisemmiksi aineeksi. Tätä Paracelsuksen alkahesti itse asiassa tekee, joten sitä ei voida pitää todellisena liuottimena, saati sitten universaalina.

Toisaalta on myös ilmeinen tosiasia, että alkahesti ei pysty liuottamaan kaikkia muita aineita, koska se ei liukene sitä, joka muodostaa sitä sisältävän säiliön.

Muita yleisiä liuottimia veden lisäksi

Veden lisäksi on monia muita liuottimia, joille löytyy käyttöä tutkimuksessa, teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässämme.

• Muita polaarisia liuottimia ovat monet alkoholit, kuten etanoli, metanoli ja isopropyylialkoholi. Lisäksi eri sovelluksissa käytetään muita eksoottisempia liuottimia, kuten nestemäistä ammoniakkia.
• On myös ei-polaarisia liuottimia, kuten bentseeniä, ketjualkaaneja, joissa on vähintään 5 hiiltä, ​​syklisiä alkaaneita, kuten sykloheksaani, eettereitä, orgaanisia halogenideja, kuten hiilitetrakloridia, ja monia muita.
• Toinen esimerkki hyvin tietystä liuottimesta on ylikriittinen hiilidioksidi. Tämä koostuu edellä mainitusta kaasusta korkean lämpötilan ja paineen olosuhteissa. Sitä käytetään usein kofeiinin uuttamiseen kahvipavuista kofeiinittoman kahvin valmistukseen.
• Lopuksi on elohopeaa, joka on nestemäinen metalli, joka voi liuottaa muita metalleja ja muodostaa eräänlaisen seoksen, jota kutsutaan amalgaameiksi.

Liuottimet, jotka muodostuvat useiden liuottimien yhdistelmästä, jotka pystyvät liuottamaan suuremman määrän kemiallisia aineita, ovat myös hyvin yleisiä. Mutta riippumatta siitä, mitä nesteitä sekoitamme, emme koskaan löydä sellaista, joka sopii yleisen liuottimen määritelmään.

Viitteet

Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science, 11/toim. (11. painos). Lontoo, Englanti: Pearson Education.

Carey, F. ja Giuliano, R. (2014). Organic Chemistry (9. ^painos ). Madrid, Espanja: McGraw-Hill Interamericana de España SL

Purkamisprosessi. (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1886

Leinhard, John. ” No.1569 Alkahest ”. Houstonin yliopisto.

Restrepo, J. (12. tammikuuta 2021). Vaihtoehtoiset liuottimet. Haettu osoitteesta https://www.zonadepinturas.com/20080812895/articulos/pinturas-y-recubrimientos/disolventes-alternativos.html