W jaki sposób woda działa jako uniwersalny rozpuszczalnik?

Woda (H ₂ O) jest substancją niezbędną do przetrwania istot żywych. Składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. W naturze występuje obficie w stanie ciekłym, ale można go również spotkać w stanie stałym, w postaci lodu i śniegu, lub w stanie gazowym, jako para wodna.

Woda charakteryzuje się tym, że jest bezbarwna i bezwonna. 97% wody na planecie to woda słona, podobnie jak woda w morzach i oceanach. Reszta to słodka woda i znajduje się w warstwach wodonośnych, wiecznej zmarzlinie, jeziorach, rzekach, wilgoci w glebie, oparach atmosferycznych i organizmach żywych. Znaczna część wody znajduje się również w lodowcach i czapach lodowych.

Woda przechodzi również proces znany jako „cykl hydrologiczny”, w którym przechodzi przez różne stany: stały, ciekły i gazowy.

Woda ma kluczowe znaczenie dla naturalnych ekosystemów, regulacji klimatu i działalności człowieka. Podobnie tworzy 80% większości organizmów, umożliwiając funkcjonowanie narządów i tkanek, a także inne procesy życiowe.

Oprócz tych właściwości woda jest również uważana za naturalny i uniwersalny rozpuszczalnik. Aby lepiej zrozumieć powody tego stwierdzenia, konieczne jest zrozumienie definicji i właściwości rozpuszczalnika.

co to jest rozpuszczalnik

Rozpuszczalnik to substancja, w której można rozpuścić substancję rozpuszczoną, w wyniku czego powstaje roztwór. Ogólnie rzecz biorąc, rozpuszczalnik jest najbardziej rozpowszechnionym składnikiem roztworu.

Rozpuszczalniki mają różne zastosowania, zarówno w produkcji klejów, farb i materiałów syntetycznych, jak również w produktach farmaceutycznych, czyszczących i innych.

Biorąc pod uwagę definicję rozpuszczalnika, można powiedzieć, że uniwersalny rozpuszczalnik to substancja zdolna do rozpuszczenia dowolnej innej substancji. Jednak nie ma substancji, która mogłaby rozpuścić wszystkie inne; dlatego nie ma prawdziwego uniwersalnego rozpuszczalnika. Zamiast tego istnieją substancje, które mogą rozpuścić kilka podobnych substancji. Na przykład, jeśli rozpuszczalnik jest polarny, może dobrze rozpuszczać inne polarne substancje rozpuszczone, ale nie rozpuszcza niepolarnych substancji rozpuszczonych, takich jak tłuszcze i oleje. I odwrotnie, jeśli rozpuszczalnik jest niepolarny, będzie w stanie dobrze rozpuszczać niepolarne substancje rozpuszczone, ale nie polarne.

Dlaczego woda jest uważana za „uniwersalny rozpuszczalnik”?

Chociaż nie ma czegoś takiego jak uniwersalny rozpuszczalnik per se, woda jest nazywana uniwersalnym rozpuszczalnikiem, ponieważ oprócz tego, że jest najbardziej powszechnym rozpuszczalnikiem, rozpuszcza więcej substancji niż jakikolwiek inny znany pierwiastek. Będąc rozpuszczalnikiem polarnym, woda może rozpuszczać związki organiczne i nieorganiczne, jonowe lub obojętne.

Właściwości, które sprawiają, że woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem, to polarność jej cząsteczek i zdolność do tworzenia wiązań wodorowych. Strona wodoru każdej cząsteczki wody ma niewielki dodatni ładunek elektryczny, podczas gdy strona tlenu ma niewielki ujemny ładunek elektryczny.

Pozwala to wodzie na dysocjację związków jonowych na jony dodatnie i ujemne. Strona tlenu przyciąga dodatnią część związku jonowego, a dodatnia strona wodoru przyciąga jego ujemną część.

Co sprawia, że ​​związek rozpuszcza się w wodzie?

Rozpuszczalność cząsteczki lub jonu zależy od jego zdolności do interakcji z cząsteczkami wody. Oznacza to, że jest określany zgodnie z równowagą sił między cząsteczkami rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Temperatura i ciśnienie również wpływają na rozpuszczalność substancji.

Przykłady substancji rozpuszczalnych w wodzie

Dlaczego sól rozpuszcza się w wodzie?

Jednym z najczęstszych przykładów związków rozpuszczalnych w wodzie są sole. W szczególności sól kuchenna, której używamy w domu do gotowania. W chemii związek ten nazywa się chlorkiem sodu (NaCl).

Jak wspomniano powyżej, rozpuszczalność będzie zależeć od polarności wody i substancji rozpuszczonej. W tym przypadku część sodowa (Na) ma ładunek dodatni, podczas gdy część chlorowa (Cl) ma ładunek ujemny, a oba jony są połączone wiązaniem jonowym.

Z drugiej strony wodór (H) i tlen (O), które tworzą wodę, są połączone ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi. Podobnie atomy wodoru i tlenu w różnych cząsteczkach wody są również połączone wiązaniami wodorowymi.

Kiedy sól miesza się z wodą, między jonami obu związków powstają różne siły przyciągania. Ujemnie naładowane aniony tlenu znajdują się w pobliżu jonu sodu, podczas gdy dodatnio naładowane jony wodoru znajdują się w pobliżu ujemnie naładowanego jonu chlorku.

Chociaż wiązania jonowe są silne, efekt polarności cząsteczek wody wystarczy do rozdzielenia atomów sodu i chloru. Kiedy sól się rozdziela, jej jony rozpraszają się równomiernie, tworząc jednorodny roztwór.

Jeśli jednak doda się zbyt dużo soli, nie rozpuści się ona całkowicie. Rozpuszczanie będzie następować, dopóki w mieszaninie nie będzie zbyt wielu jonów sodu i chloru. W takim przypadku siła cząsteczek wody nie wystarczy do rozdzielenia jonów. Jednakże, jeśli temperatura wzrośnie, zwiększy to energię kinetyczną cząstek i więcej soli może zostać rozpuszczonych w wodzie.

Inne substancje rozpuszczalne w wodzie

Związki rozpuszczalne w wodzie obejmują również:

• Mocne i słabe kwasy i zasady
• Niektóre tlenki kwasowe i zasadowe
• Gazy polarne, takie jak chlorowodór (HCL) lub dwutlenek węgla (CO ₂ ).
• alkohole
• Kwasy karboksylowe
• Fenole, aminy i amidy

Przykłady substancji, które nie rozpuszczają się w wodzie

Jak wspomniano powyżej, woda może łatwo rozpuszczać substancje polarne. Jednak substancje niepolarne, to znaczy substancje, które nie mają żadnych biegunów lub nie mają nierównego rozkładu elektronów, nie są rozpuszczalne w wodzie.

W przypadku niepolarnych związków chemicznych dzielą się elektronami równomiernie i słabo oddziałują z cząsteczkami wody. Substancje nierozpuszczalne w wodzie to:

• oleje
• Tłuszcze
• woski
• Olej
• Gaz
• Eter
• aceton
• Niektóre gazy, takie jak metan (CH ₄ )
• Nierozpuszczalne witaminy, takie jak witaminy A, E i D

Bibliografia

• Chang, R. Chemia . (2020). Hiszpania. McGraw-Hill.
• Donelly, B. Chemia organiczna . (2020, audiobook). Słyszalny. Prasa Północna.
• Oddone, S. Woda: Centrum chemicznego wszechświata. (2021). Argentyna. Redakcja Autorzy Argentyny.
• Khan academy. Rozpuszczalnikowe właściwości wody . Dostępne pod adresem https://es.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/hydrogen-bonding-in-water/a/water-as-a-solvent .