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범용 용매, 즉 용매의 개념을 이해하기 위해서는 먼저 용매가 무엇인지 명확히 할 필요가 있습니다. 화학에서 용매는 용질이라고 하는 다른 물질을 용해하여 용액이라고 하는 균일한 혼합물을 형성할 수 있는 고체, 액체 또는 기체 물질입니다. 기술적으로 용매는 용액에서 가장 많은 비율로 발견되는 물질이며 다른 모든 구성 요소는 용질로 간주됩니다. 그러나 용매라는 용어의 가장 일반적인 사용은 다른 고체, 기체 또는 기타 액체 물질을 용해하는 액체 물질 과 관련하여 사용됩니다 .
특정 용질을 용해하는 용매의 능력은 용질과 용매가 얼마나 유사한지에 달려 있습니다. 용해도 측면에서 경험 법칙은 “유사한 용해 유사” 이며, 이는 용매가 구조나 물리화학적 특성이 매우 유사한 물질을 용해할 수 있지만 그렇지 않을 가능성이 매우 높은 다른 용질을 용해할 수 있음을 의미합니다. 다른 구조.
범용 용매 정의
범용 용매는 유기물이든 무기물이든, 극성이든 무극성이든, 고체든 액체든 기체든 다른 물질을 용해할 수 있는 액체 로 정의됩니다 . 원칙적으로 용매는 유사 물질만 용해할 수 있기 때문에 진정한 범용 용매는 존재하지 않습니다 . 예를 들어 용매가 극성이면 다른 극성 용질과 이온성 화합물을 잘 용해할 수 있지만 지방족 탄화수소, 지방 및 오일과 같은 비극성 용질은 용해할 수 없기 때문입니다.
반면에 용매가 비극성이면 비극성 용질은 잘 용해되지만 극성이 강한 용질이나 이온성 화합물은 용해되지 않습니다.
물이 “만능 용매”라고 불리는 이유는 무엇입니까?
자연스러운 질문은, 우리가 방금 설명한 것처럼 보편적인 용매가 존재하지 않고 물이 기름과 같은 일부 일반적인 용질을 용해할 수 없다는 것을 알고 있다면 왜 물이 “보편적인 용매”라고 말하는가 하는 것입니다. ?
그 이유는 기본적으로 두 가지입니다.
물은 지구상에서 가장 흔한 용매입니다.
증명할 필요가 없습니다. 지구 표면의 71%를 덮고 있는 물보다 더 풍부한 액체 물질은 세상에 없습니다. 이것은 우리가 물에 다양한 유형의 화학 물질을 용해시키려고 끊임없이 노력하는 결과를 가져옵니다.
물은 다른 알려진 액체보다 더 많은 수의 용질을 용해합니다.
양성자성 용매(수소 원자 또는 수소 결합에서 양성자 기증자 역할을 할 수 있음)이고 극성이 높기 때문에 물은 유기 및 무기, 이온성 및 중성 모두의 다양한 클래스의 많은 수의 화합물을 용해할 수 있습니다.
물이 용해할 수 있는 화합물 종류는 다음과 같습니다.
- 다양한 종류의 소금.
- 강하고 약한 산과 염기, 유기물과 무기물 모두.
- 일부 기본 산화물.
- 일부 산성 산화물.
- HCL, HBr과 같은 극성 가스의 분자와 CO 2 또는 이산화탄소와 같은 일부 비극성 가스의 분자.
- 알코올, 카르복실산, 페놀, 아민, 아미드 등과 같은 극성 유기 화합물
“Alkahest”: 연금술사의 범용 용매
화학은 고대 연금술사에서 기원을 찾습니다. 그들은 수많은 실험을 수행했는데, 어떤 실험은 다른 실험보다 더 체계적이었습니다. 이를 통해 화학 반응성의 많은 원리와 이 과학의 다른 중요한 측면을 발견했습니다. 그들이 연구한 또 다른 분야는 금과 다른 물질을 녹일 수 있는 용매를 찾는 것이었습니다.
이것의 결과 중 하나는 “알카헤스트(alkahest)”였는데, 연금술사들은 모든 금속과 모든 지상의 물체를 녹일 수 있다고 믿었던 신비한 속성을 가진 진정한 범용 용매라고 생각했습니다. “alkahest”라는 용어는 스위스의 연금술사 Paracelsus에 의해 만들어졌으며, 그는 또한 그 제조법을 제안했습니다.
Alkahest는 실제로 진정한 범용 용매가 아닙니다.
Paracelsus의 알카헤스트는 실제로 수산화칼슘 또는 소석회(Ca(OH) 2 )와 탄산칼륨 또는 탄산칼륨(K 2 CO 3 )을 포함하는 알칼리성 알코올 용액입니다. Paracelsus의 관점에서 볼 때, 이 혼합물은 지방과 기름은 물론 다른 유기 화합물을 훨씬 더 많이 용해할 수 있기 때문에 물보다 더 나은 용매입니다.
그 이유 중 하나는 사실 알칼리성 혼합물이 많은 유기 물질을 분해하여 이전보다 더 쉽게 용해되는 물질로 전환할 수 있기 때문입니다. 이것의 예는 혼합물이 지방을 비누화할 수 있고 생성된 유기 염(비누)이 알코올과 물 모두에 쉽게 분산될 수 있다는 것입니다.
그러나 오늘날 우리는 다른 물질을 용해하는 것과 화학적으로 분해하는 것 사이에 매우 명확한 구분이 있다는 것을 당시보다 훨씬 더 잘 이해하고 있습니다. 첫 번째 과정은 물질의 분자를 분해하는 것으로 구성되지만 그대로 두는 반면, 물질을 분해한다는 것은 물질을 다른 단순한 물질로 변형시키는 것을 의미합니다. 이것은 Paracelsus의 알카헤스트가 실제로 하는 일이므로 범용 용매는 고사하고 진정한 용매로 간주될 수 없습니다.
다른 한편으로는 알카헤스트가 다른 모든 물질을 용해할 수 없다는 분명한 사실도 있습니다.
물 이외의 다른 일반적인 용매
물 외에도 연구, 산업 및 일상 생활에서 사용되는 다른 용매가 많이 있습니다.
- 다른 극성 용매에는 에탄올, 메탄올 및 이소프로필 알코올과 같은 많은 알코올이 포함됩니다. 또한 액체 암모니아와 같은 좀 더 이국적인 용매가 다른 용도로 사용됩니다.
- 또한 벤젠과 같은 비극성 용매, 5개 이상의 탄소 사슬 알칸, 사이클로헥산과 같은 사이클릭 알칸, 에테르, 사염화탄소와 같은 유기 할로겐화물 등이 있습니다.
- 매우 특별한 용매의 또 다른 예는 초임계 이산화탄소입니다. 이것은 고온 고압의 조건에서 전술한 가스로 구성됩니다. 카페인을 제거한 커피를 준비하기 위해 커피 콩에서 카페인을 추출하는 데 자주 사용됩니다.
- 마지막으로 수은은 다른 금속을 용해하여 아말감이라고 하는 일종의 혼합물을 형성할 수 있는 액체 금속입니다.
더 많은 수의 화학 물질을 용해할 수 있는 여러 용매의 조합으로 형성된 용매도 매우 일반적입니다. 그러나 어떤 액체를 혼합하더라도 범용 용매의 정의에 맞는 것을 찾을 수 없습니다.
참조
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