Miten vesi toimii yleisenä liuottimena?

Vesi (H ₂ O) on olennainen aine elävien olentojen selviytymiselle. Se koostuu kahdesta vetyatomista ja yhdestä happiatomista. Luonnossa sitä on runsaasti nestemäisessä tilassa, mutta sitä voi esiintyä myös kiinteässä tilassa jään ja lumen muodossa tai kaasumaisessa tilassa vesihöyrynä.

Vesi on väritöntä ja hajutonta. 97 % planeetan vedestä on suolaista, kuten merien ja valtamerien vesi. Loput on makeaa vettä, ja sitä on pohjavesikerroksissa, ikiroudassa, järvissä, joissa, maaperän kosteudessa, ilmakehän höyryssä ja elävissä olennoissa. Suuri osa vedestä on myös jäätiköissä ja jääpeitteissä.

Vesi käy myös läpi prosessin, joka tunnetaan nimellä ”hydrologinen kierto”, jonka kautta se käy läpi eri tiloja: kiinteän, nestemäisen ja kaasun.

Vesi on elintärkeää luonnon ekosysteemeille, ilmaston säätelylle ja ihmisen toiminnalle. Samoin se muodostaa 80 % useimmista organismeista, mikä mahdollistaa elinten ja kudosten toiminnan sekä muut elintärkeät prosessit.

Näiden ominaisuuksien lisäksi vettä pidetään myös luonnollisena ja yleisenä liuottimena. Tämän väitteen taustalla olevien syiden ymmärtämiseksi paremmin on välttämätöntä ymmärtää liuottimen määritelmä ja ominaisuudet.

mikä on liuotin

Liuotin on aine, johon liuennut aine voidaan liuottaa, mikä johtaa liuoksen muodostumiseen. Yleensä liuotin on liuoksen runsain komponentti.

Liuottimilla on erilaisia ​​käyttökohteita niin liimojen, maalien ja synteettisten materiaalien valmistuksessa kuin lääke-, puhdistus- ja muissa tuotteissa.

Kun otetaan huomioon liuottimen määritelmä, voidaan sanoa, että yleisliuotin on aine, joka pystyy liuottamaan minkä tahansa muun aineen. Ei kuitenkaan ole ainetta, joka voisi liuottaa kaikki muut; siksi ei ole olemassa todellista universaalia liuotinta. Sen sijaan on aineita, jotka voivat liuottaa useita samanlaisia ​​aineita. Esimerkiksi, jos liuotin on polaarinen, se voi liuottaa muita polaarisia liuenneita aineita hyvin, mutta se ei liukene ei-polaarisia liuenneita aineita, kuten rasvoja ja öljyjä. Kääntäen, jos liuotin on ei-polaarinen, se pystyy liuottamaan polaarittomia liuenneita aineita hyvin, mutta ei polaarisia liuenneita aineita.

Miksi vettä pidetään ”yleisenä liuottimena”?

Vaikka yleisliuotinta sinänsä ei ole, vettä kutsutaan yleisliuottimeksi, koska sen lisäksi, että se on yleisin liuotin, se liuottaa enemmän aineita kuin mikään muu tunnettu alkuaine. Koska vesi on polaarinen liuotin, se voi liuottaa orgaanisia ja epäorgaanisia, ionisia tai neutraaleja yhdisteitä.

Ominaisuudet, jotka tekevät vedestä erinomaisen liuottimen, ovat sen molekyylien polariteetti ja kyky muodostaa vetysidoksia. Jokaisen vesimolekyylin vetypuolella on pieni positiivinen sähkövaraus, kun taas happipuolella on pieni negatiivinen sähkövaraus.

Tämä sallii veden hajottaa ioniyhdisteitä positiivisiksi ja negatiivisiksi ioneiksi. Happipuoli vetää puoleensa ioniyhdisteen positiivista osaa ja positiivinen vetypuoli sen negatiivista osaa.

Mikä tekee yhdisteestä vesiliukoisen?

Molekyylin tai ionin liukoisuus riippuu sen kyvystä olla vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa. Eli se määräytyy liuottimen ja liuenneen aineen molekyylien välisten voimien tasapainon mukaan. Lämpötila ja paine vaikuttavat myös aineen liukoisuuteen.

Esimerkkejä veteen liukenevista aineista

Miksi suola liukenee veteen?

Yksi yleisimmistä esimerkeistä veteen liukenevista yhdisteistä ovat suolat. Erityisesti ruokasuola, jota käytämme kotona ruoanlaittoon. Kemiassa tätä yhdistettä kutsutaan natriumkloridiksi (NaCl).

Kuten edellä mainittiin, liukoisuus riippuu veden ja liuenneen aineen polariteetista. Tässä tapauksessa natrium (Na) -osalla on positiivinen varaus, kun taas klooriosalla (Cl) on negatiivinen varaus, ja molemmat ionit on yhdistetty ionisidoksella.

Toisaalta vety (H) ja happi (O), jotka muodostavat vettä, ovat yhteydessä toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla. Samoin eri vesimolekyylien vety- ja happiatomit on kytketty toisiinsa vetysidoksilla.

Kun suolaa sekoitetaan veteen, molempien yhdisteiden ionien välille muodostuu erilaisia ​​vetovoimaa. Negatiivisesti varautuneet happianionit sijaitsevat lähellä natriumionia, kun taas positiivisesti varautuneet vetyionit ovat lähellä negatiivisesti varautuneita kloridi-ionia.

Vaikka ionisidokset ovat vahvoja, vesimolekyylien polariteetin vaikutus riittää erottamaan natrium- ja klooriatomit. Kun suola erottuu, sen ionit hajoavat tasaisesti ja muodostavat homogeenisen liuoksen.

Jos suolaa kuitenkin sekoitetaan liikaa, se ei liukene kokonaan. Liukeneminen tapahtuu, kunnes seoksessa on liikaa natrium- ja kloori-ioneja. Siinä tapauksessa vesimolekyylien voima ei riitä ionien erottamiseen. Kuitenkin, jos lämpötilaa nostetaan, tämä lisää hiukkasten kineettistä energiaa ja enemmän suolaa voi liueta veteen.

Muut veteen liukenevat aineet

Veteen liukenevia yhdisteitä ovat myös:

• Vahvat ja heikot hapot ja emäkset
• Jotkut happamat ja emäksiset oksidit
• Polaariset kaasut, kuten kloorivety (HCL) tai hiilidioksidi (CO ₂ ).
• alkoholit
• Karboksyylihapot
• Fenolit, amiinit ja amidit

Esimerkkejä aineista, jotka eivät liukene veteen

Kuten edellä mainittiin, vesi voi helposti liuottaa polaarisia aineita. Ei-polaariset aineet, eli aineet, joilla ei ole napoja tai joilla ei ole epätasaista elektronien jakautumista, eivät kuitenkaan liukene veteen.

Polaarittomien kemiallisten yhdisteiden tapauksessa ne jakavat elektroneja tasaisesti eivätkä ole vuorovaikutuksessa hyvin vesimolekyylien kanssa. Aineita, jotka eivät liukene veteen, ovat:

• öljyt
• Rasvat
• vahat
• Öljy
• Kaasu
• Eetteri
• asetoni
• Jotkut kaasut, kuten metaani (CH ₄ )
• Liukenemattomat vitamiinit, kuten A-, E- ja D-vitamiinit

Bibliografia

• Chang, R. Chemistry . (2020). Espanja. McGraw-Hill.
• Donelly, B. Organic Chemistry . (2020, äänikirja). Kuultava. Northern Press.
• Oddone, S. Water: The Center of the Chemical Universe. (2021). Argentiina. Argentiinan toimitukselliset kirjoittajat.
• Khan Akatemia. Veden liuotinominaisuudet . Saatavilla osoitteessa https://es.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/hydrogen-bonding-in-water/a/water-as-a-solvent .