水が万能溶媒と呼ばれるのを耳にすることがあります。
極性が水を優れた溶媒にする
水は他のどの溶媒よりも多くの化合物を溶かします。 水が優れた溶媒である最大の理由は、水が極性分子であることです。 つまり、水は中性の原子ですが、ある部分は部分的にプラスの電荷を持ち、別の部分は部分的にマイナスの電荷を持っているのです。 水の分子は、2つの水素原子が104.5度の角度で曲がった形をしており、これが極性の原因となっています。 水分子の2つの水素原子は部分的にプラスの電荷を持ち、酸素原子は部分的にマイナスの電荷を持っている。 極性分子が水に溶けやすいのは、極性分子のプラスの部分が酸素原子に、マイナスの部分が水素原子に引き寄せられているからです。
極性に加えて、水が優れた溶媒である理由は、両性であることです。
Example: 塩を水に溶かす
例えば、普通の食卓塩(NaCl)が水に溶ける様子を考えてみましょう。 塩は、ナトリウムイオン（Na+）と塩素イオン（Cl-）に溶けるイオン性化合物です。 水の中に塩を入れると、マイナスの電荷を持つ酸素原子とプラスの電荷を持つナトリウム原子、プラスの電荷を持つ水素原子とマイナスの電荷を持つ塩素原子が向き合うように、水分子が配向する。 イオン結合は強い化学結合であるが、水分子全員の働きでナトリウム原子と塩素原子を引き離すことができる。
ここで、溶媒についての重要なポイントがあります。 その活性は温度に依存します。 氷水に塩を加えても、ほとんど溶けません。 沸騰したお湯に塩を入れると、より多くの塩が溶けます。 温度を上げると、粒子の運動エネルギーが大きくなるため、一般的に溶媒の効果が高まります。
Why Water Isn’t Really A Universal Solvent
水は、塩、糖、多くの気体、タンパク質、単純アルコール、DNAなどの極性分子を溶かします。 しかし、油脂、一部の水酸化物、ほとんどの金属酸化物、ケイ酸塩、硫化物などの疎水性分子や非極性分子を溶かすことができないため、万能の溶媒とは言えません。
真の万能溶媒は存在しませんが、錬金術師たちはそのような化合物を求め、「アルカレスト」と呼びました。 万能溶媒の問題点は、どんな容器でも溶かすことができることです。 錬金術師たちは、アルカレストが溶かせるのは化合物だけで、元素は溶かせないとすることで、この問題を回避した。 もちろん、そのような物質は存在しませんが、錬金術師たちは、苛性カリをアルコールに溶かすなど、有用な溶媒を発見しました。
- Ball, Philip (2001). Life’s Matrix : A Biography of Water (1st ed.). Farrar, Straus, and Giroux. ISBN 9780520230088.
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