Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Zoals kleine magneten
- Hoe stoffen oplossen
- Een fysiek of chemisch proces?
Apothekers hebben een gezegde: "Like lost like." Dit aforisme verwijst naar een specifiek kenmerk van de moleculen van een oplosmiddel en de opgeloste stoffen die erin zullen oplossen. Dat kenmerk is polariteit. Een polair molecuul is een molecuul dat tegengestelde elektrische ladingen heeft; denk polen maar met positief en negatief in plaats van noord en zuid. Als je twee stoffen combineert met polaire moleculen, kunnen die polaire moleculen naar elkaar worden aangetrokken in plaats van de rest in de verbindingen die ze vormen, afhankelijk van de grootte van de polariteiten. Het watermolecuul (H20) is sterk polair, daarom is water zo goed in het oplossen van stoffen. Dit vermogen heeft water de reputatie gegeven een universeel oplosmiddel te zijn.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Polaire watermoleculen verzamelen zich rond de moleculen van andere polaire verbindingen en de aantrekkingskracht trekt de verbindingen uit elkaar. Watermoleculen omringen elk molecuul terwijl het breekt en het molecuul drijft in oplossing.
Zoals kleine magneten
Elk watermolecuul is een combinatie van twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. Als de waterstofatomen zich symmetrisch aan weerszijden van het zuurstofatoom zouden rangschikken, zou het molecuul elektrisch neutraal zijn. Dat is echter niet wat er gebeurt. De twee waterstoffen rangschikken zich op de posities van 10 en 2 uur, ongeveer zoals de oren van Mickey Mouses. Dit geeft het watermolecuul een netto positieve lading aan de waterstofzijde en een negatieve lading aan de andere zijde. Elk molecuul is als een microscopische magneet aangetrokken tot de tegenovergestelde pool van het aangrenzende molecuul.
Hoe stoffen oplossen
Twee soorten stoffen zullen in water oplossen: ionische verbindingen, zoals natriumchloride (NaCl of keukenzout) en verbindingen die bestaan uit grotere moleculen die een netto lading hebben door de opstelling van hun atomen. Ammoniak (NH3) is een voorbeeld van het tweede type. De drie waterstoffen zijn asymmetrisch op de stikstof aangebracht, waardoor een netto positieve lading aan de ene kant en een negatieve aan de andere kant ontstaat.
Wanneer u een polaire opgeloste stof in water introduceert, gedragen de watermoleculen zich als kleine magneten die door metaal worden aangetrokken. Ze verzamelen zich rond de geladen moleculen van de opgeloste stof totdat de aantrekkingskracht die ze creëren groter wordt dan die van de binding die de opgeloste stof bij elkaar houdt. Terwijl elk opgeloste molecuul geleidelijk afbreekt, omringen watermoleculen het en het drijft in oplossing. Als de opgeloste stof een vaste stof is, gebeurt dit geleidelijk. De oppervlaktemoleculen zijn de eersten die de onderliggende moleculen blootstellen aan watermoleculen die nog niet zijn gebonden.
Als voldoende moleculen in oplossing drijven, kan de oplossing verzadiging bereiken. Een gegeven container bevat een eindig aantal watermoleculen. Nadat ze allemaal elektrostatisch "vastzitten" aan opgeloste atomen of moleculen, zal geen opgeloste stof meer oplossen. Op dit punt is de oplossing verzadigd.
Een fysiek of chemisch proces?
Een fysische verandering, zoals bevriezing van water of smelten van ijs, verandert niets aan de chemische eigenschappen van de verbinding die de verandering ondergaat, terwijl een chemisch proces dat wel doet. Een voorbeeld van een chemische verandering is het verbrandingsproces, waarbij zuurstof wordt gecombineerd met koolstof om koolstofdioxide te produceren. CO2 heeft andere chemische eigenschappen dan de zuurstof en koolstof die samen het vormen.
Het is niet duidelijk of het oplossen van een stof in water een fysisch of chemisch proces is. Wanneer u een ionische verbinding oplost, zoals zout, wordt de resulterende ionische oplossing een elektrolyt met andere chemische eigenschappen dan zuiver water. Dat zou er een chemisch proces van maken. Aan de andere kant kun je al het zout in zijn oorspronkelijke vorm terugwinnen met behulp van het fysieke proces van koken van het water. Wanneer grotere moleculen zoals suiker in water oplossen, blijven de suikermoleculen intact en wordt de oplossing niet ionisch. In dergelijke gevallen is ontbinding duidelijker een fysiek proces.