Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Kao mali magneti
- Kako se tvari rastvaraju
- Fizički ili kemijski proces?
Kemičari imaju izreku: "Kao da se otapa kao." Taj se aforizam odnosi na specifično svojstvo molekula otapala i otapala koji će se u njemu otapati. Ta karakteristika je polaritet. Polarna molekula je ona koja ima električne nabore nasuprot jedni drugima; mislimo na pola, ali s pozitivnim i negativnim umjesto na sjever i jug. Ako kombinirate dvije tvari s polarnim molekulama, te se polarne molekule mogu privući jedna prema drugoj, a ne ostale u spojevima koje tvore, ovisno o veličini polariteta. Molekula vode (H20) je jako polarno, zbog čega je voda toliko dobra u otapanju tvari. Ova sposobnost dala je vodi reputaciju univerzalnog otapala.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Molekule polarne vode skupljaju se oko molekula drugih polarnih spojeva, a sila privlačenja razdvaja ih. Molekule vode okružuju svaku molekulu dok se ona odvaja, a molekul se utapa u otopinu.
Kao mali magneti
Svaka molekula vode kombinacija je dva atoma vodika i atoma kisika. Ako bi se vodikovi atomi smjestili simetrično na obje strane atoma kisika, molekula bi bila električno neutralna. Ali to se ne događa. Dva vodika smještaju se na položaje od 10 i 2 okloka, pomalo kao uši Mickey Mousesa. To daje molekuli vode neto pozitivan naboj s vodikove strane i negativan naboj na drugoj strani. Svaka molekula je poput mikroskopskog magneta privučenog na suprotni pol susjedne molekule.
Kako se tvari rastvaraju
U vodi će se otopiti dvije vrste tvari: ionski spojevi, poput natrijevog klorida (NaCl ili kuhinjska sol) i spojevi sastavljeni od većih molekula koji imaju neto naboj zbog rasporeda svojih atoma. Amonijak (NH)3) primjer je drugog tipa. Tri vodika raspoređena su asimetrično na dušiku, stvarajući neto pozitivan naboj s jedne strane i negativan s druge strane.
Kad u vodu uvedete polarni topljeni rastvor, molekule vode se ponašaju poput sitnih magneta privlačenih metalu. Skupljaju se oko nabijenih molekula otopljenog sve dok sila privlačenja koju stvaraju ne postane veća od sile veze koja rastvara zajedno. Kako se svaka molekula otopljena postupno odvaja, molekule vode ga okružuju i on se utapa u otopinu. Ako je otopljena tvar kruta, taj se postupak događa postupno. Površinske molekule su prve koje izlažu one ispod sebe molekulama vode koje se još nisu spojile.
Ako dovoljno molekula uđe u otopinu, otopina može doći do zasićenja. Dani spremnik sadrži ograničen broj molekula vode. Nakon što su svi postali elektrostatički "zaglavljeni" za otapanje atoma ili molekula, više se otapalo neće otapati. U ovom je trenutku otopina zasićena.
Fizički ili kemijski proces?
Fizička promjena, poput zamrzavanja vode ili taljenja leda, ne mijenja kemijska svojstva spoja koji je prošao promjenu, dok se kemijski postupak događa. Primjer kemijske promjene je proces izgaranja pri čemu se kisik kombinira s ugljikom kako bi se stvorio ugljični dioksid. CO2 ima različita kemijska svojstva od kisika i ugljika koji se kombiniraju kako bi ga tvorili.
Nije jasno je li otapanje neke tvari u vodi fizički ili kemijski proces. Kad otapate ionski spoj, poput soli, nastala ionska otopina postaje elektrolit s različitim kemijskim svojstvima od čiste vode. To bi pretvorilo u kemijski proces. S druge strane, svu sol možete dobiti u izvornom obliku fizičkim postupkom ključanja iz vode. Kada se veće molekule poput šećera otope u vodi, molekule šećera ostaju netaknute, a otopina ne postaje ionska. U takvim slučajevima, otapanje je jasnije fizički proces.