Je hoort water wel eens het universele oplosmiddel noemen. Hier wordt gekeken of dat waar is en waarom water zo goed is in het oplossen van andere verbindingen.
Polariteit maakt van water een geweldig oplosmiddel
Water lost meer verbindingen op dan welk ander oplosmiddel dan ook. De belangrijkste reden waarom water zo’n goed oplosmiddel is, is dat het een polair molecuul is. Dit betekent dat water een neutraal atoom is, maar een deel heeft een gedeeltelijke positieve lading en een ander deel heeft een gedeeltelijke negatieve lading. Een watermolecuul heeft een gebogen vorm met een hoek van 104,5 graden tussen de twee waterstofatomen, waardoor de polariteit ontstaat. De twee waterstofatomen van elk watermolecuul hebben een gedeeltelijke positieve lading, terwijl het zuurstofatoom een gedeeltelijke negatieve lading heeft. Polaire moleculen lossen gemakkelijk op in water, omdat het positieve deel van het polaire molecuul wordt aangetrokken door het zuurstofatoom, terwijl het negatieve deel wordt aangetrokken door het waterstofatoom.
Naast polariteit is water ook een geweldig oplosmiddel, omdat het amfoteer is. Dit betekent dat water zowel een zuur als een base kan zijn. Door amfoterisme is water een beter oplosmiddel dan de meeste andere polaire moleculen.
Voorbeeld: Zout oplossen in water
Bedenk bijvoorbeeld hoe gewoon keukenzout (NaCl) oplost in water. Zout is een ionische verbinding die oplost in een natriumion (Na+) en een chloorion (Cl-). Wanneer je zout in water roert, oriënteren de watermoleculen zich zo dat de negatief geladen zuurstofatomen tegenover de positief geladen natriumatomen in het zout komen te liggen, terwijl de positief geladen waterstofatomen tegenover de negatief geladen chlooratomen komen te liggen. De ionische binding is een sterke chemische verbinding, maar de werking van alle watermoleculen is voldoende om de natrium- en chlooratomen uit elkaar te trekken. Eenmaal gescheiden, verdelen de ionen zich gelijkmatig en vormen een chemische oplossing.
Dit brengt een belangrijk punt naar voren over oplosmiddelen. Hun activiteit is afhankelijk van de temperatuur. Als je zout toevoegt aan ijswater, lost er maar heel weinig op. Als je zout toevoegt aan kokend water, lost er veel meer zout op. Verhoging van de temperatuur verhoogt de effectiviteit van een oplosmiddel omdat de kinetische energie van de deeltjes toeneemt. Meer kinetische energie leidt tot meer interactie tussen de deeltjes, waardoor oplossen sneller gaat.
Waarom water niet echt een universeel oplosmiddel is
Water lost polaire moleculen op, waaronder zouten, suikers, veel gassen, eiwitten, eenvoudige alcoholen, en DNA. Maar het is geen universeel oplosmiddel, omdat het geen hydrofobe of apolaire moleculen kan oplossen, zoals vetten, oliën, sommige hydroxiden, en de meeste metaaloxiden, silicaten en sulfiden.
Er bestaat geen echt universeel oplosmiddel. De alchemisten zochten naar zo’n verbinding, die zij alkahest noemden. Een probleem met een universeel oplosmiddel zou zijn dat het elke container zou kunnen oplossen. De alchemisten omzeilden dit probleem door te stellen dat alkahest alleen verbindingen kan oplossen en geen elementen. Natuurlijk bestaat zo’n stof niet, maar de alchemisten vonden wel bruikbare oplosmiddelen, zoals kaliloog in alcohol.
- Ball, Philip (2001). Life’s Matrix : A Biography of Water (1e ed.). Farrar, Straus, and Giroux. ISBN 9780520230088.
- Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). Biologie: Het leven verkennen. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-250882-7.
- Franks, Felix (2007). Water: een matrix van het leven (2e ed.). Royal Society of Chemistry. ISBN 9781847552341.