Można usłyszeć, że woda jest nazywana uniwersalnym rozpuszczalnikiem. Oto spojrzenie na to, czy jest to prawda i dlaczego woda jest tak dobra w rozpuszczaniu innych związków.
Polaryzacja czyni wodę świetnym rozpuszczalnikiem
Woda rozpuszcza więcej związków niż jakikolwiek inny rozpuszczalnik. Największym powodem, dla którego woda jest świetnym rozpuszczalnikiem jest fakt, że jest ona cząsteczką polarną. Oznacza to, że woda jest neutralnym atomem, ale jedna jej część ma częściowy ładunek dodatni, a druga część ma częściowy ładunek ujemny. Cząsteczka wody ma wygięty kształt z kątem 104,5 stopnia pomiędzy dwoma atomami wodoru, co powoduje polaryzację. Dwa atomy wodoru w każdej cząsteczce wody mają częściowy ładunek dodatni, podczas gdy atom tlenu ma częściowy ładunek ujemny. Polarne cząsteczki łatwo rozpuszczają się w wodzie, ponieważ dodatnia część polarnej cząsteczki jest przyciągana do atomu tlenu, podczas gdy ujemna część jest przyciągana do atomu wodoru.
Oprócz polarności, woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem, ponieważ jest amfoteryczna. Oznacza to, że woda może działać zarówno jako kwas, jak i zasada. Amfoteryzm sprawia, że woda jest lepszym rozpuszczalnikiem niż większość innych polarnych cząsteczek.
Przykład: Rozpuszczanie soli w wodzie
Na przykład, rozważmy jak zwykła sól kuchenna (NaCl) rozpuszcza się w wodzie. Sól jest związkiem jonowym, który rozpuszcza się na jon sodu (Na+) i jon chloru (Cl-). Kiedy mieszamy sól w wodzie, cząsteczki wody ustawiają się w taki sposób, że ujemnie naładowane atomy tlenu zwrócone są w stronę dodatnio naładowanych atomów sodu w soli, podczas gdy dodatnio naładowane atomy wodoru zwrócone są w stronę ujemnie naładowanych atomów chloru. Wiązanie jonowe jest silnym wiązaniem chemicznym, ale działanie wszystkich cząsteczek wody jest wystarczające, aby odciągnąć atomy sodu i chloru od siebie. Po rozdzieleniu, jony równomiernie się rozprowadzają i tworzą roztwór chemiczny.
W tym miejscu pojawia się ważny punkt dotyczący rozpuszczalników. Ich aktywność zależy od temperatury. Jeśli dodasz sól do wody z lodem, bardzo niewiele się rozpuści. Jeśli dodasz sól do wrzącej wody, znacznie więcej soli rozpuszcza się. Podniesienie temperatury zazwyczaj zwiększa skuteczność rozpuszczalnika, ponieważ zwiększa energię kinetyczną cząsteczek. Większa energia kinetyczna powoduje więcej interakcji między cząsteczkami, więc rozpuszczanie zachodzi szybciej.
Dlaczego woda nie jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem
Woda rozpuszcza polarne cząsteczki, w tym sole, cukry, wiele gazów, białka, proste alkohole i DNA. Ale nie jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem, ponieważ nie może rozpuścić hydrofobowych lub niepolarnych cząsteczek, takich jak tłuszcze, oleje, niektóre wodorotlenki i większość tlenków metali, krzemianów i siarczków.
Nie istnieje prawdziwy uniwersalny rozpuszczalnik. Alchemicy poszukiwali takiego związku, który nazwali alkahestem. Jednym z problemów z uniwersalnym rozpuszczalnikiem byłaby jego zdolność do rozpuszczania dowolnego pojemnika. Alchemicy ominęli ten problem, twierdząc, że alkahest może rozpuszczać tylko związki, a nie pierwiastki. Oczywiście, taka substancja nie istnieje, ale alchemicy znaleźli przydatne rozpuszczalniki, takie jak żrący potaż w alkoholu.
- Ball, Philip (2001). Life’s Matrix : A Biography of Water (1st ed.). Farrar, Straus, and Giroux. ISBN 9780520230088.
- Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-250882-7.
- Franks, Felix (2007). Woda: matryca życia (2nd ed.). Royal Society of Chemistry. ISBN 9781847552341.
.