Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Primær grund til lav opløselighed
- Hydrogenbinding
- Ionisering
- Varme øger opløseligheden
- Øget opløselighed
- Benzoesyre og andre opløsningsmidler
Benzen, C6H6, er et carbonhydrid, der findes i råolie, og en vigtig bestanddel af benzin. Det bruges til at fremstille syntetiske fibre, vaskemidler og endda medicin. Du kan udlede benzoesyre, kemisk struktur C6H5COOH, fra benzen ved at forene det vanduopløselige benzenmolekyle med en carboxylsyregruppe (-COOH). Dette producerer et vandopløseligt, behageligt lugtende hvidt pulver, der bruges til aromaer og parfume. Dannelsen af benzoesyre har at gøre med "ioniserbarhed." Vand kan bundes til benzoesyre ved hydrogenbinding. Ud over det kan vandmolekyler stabilisere dannelsen af "benozat" -ionen.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Benzoesyre har lav opløselighed i vand ved stuetemperatur, fordi hovedparten af molekylet er ikke-polært. Ved højere temperaturer øges opløseligheden.
Primær grund til lav opløselighed
Den primære årsag til, at benzoesyre kun opløses lidt i koldt vand, er, at selvom carboxylsyregruppen er polær, er hovedparten af benzoesyremolekylet ikke-polært (vand er polært). Det er kun den carboxyliske gruppe, der er polær. Derudover er der ingen interne stabiliserende strukturer, der favoriserer carboxylat, -COO (-) frem for carboxylsyre, -COOH.
Hydrogenbinding
Når der ikke findes vand, kan der dannes to molekyler af benzoesyre, hvad der kaldes en dimer. I dette tilfælde binder det ene molekyle brint til det andet molekyle.
I nærværelse af vand kan vand, selvom det ikke er ioniseret, hydrogenbinding til benzoesyre. Dermed:
C6H5COOH + H2O → C6H5COO - H - OH2.
En sådan hydrogenbunden art kan gå til ioniseringspunktet.
Ionisering
Ud over dannelse af brintbinding kan fuld ionisering finde sted, hvis der er noget forårsagende middel til at tvinge dette. Baser kan tvinge ionisering, men vand producerer i en begrænset grad ionisering i henhold til følgende reaktionsligning:
C6H5COOH + H2O → C6H5COO (-) + H3O (+)
Ionisering garanterer vandopløselighed, da vand er et polært opløsningsmiddel.
Varme øger opløseligheden
Tilsætning af varme øger opløseligheden i høj grad, fordi en del af den forøgede energi tilstrækkeligt forlænger hydrogenbindingerne, så ionisering finder sted. Ioner er per definition polære, så den generelle truisme, som opløses som, indikerer, at ionerne derefter vil opløses i vand.
Øget opløselighed
Ud over temperaturændringer er der andre måder at øge eller formindske vandopløseligheden af benzoesyre. Tilsætningen af en stærk syre reducerer ioniseringen gennem den "fælles ion" -effekt. Forøgelse af pH øger ioniseringen af benzoesyren, hvilket måske fører til reaktion.
Benzoesyre og andre opløsningsmidler
Selvom dets opløselighed i vand er lavt, er benzoesyre opløselig i andre opløsningsmidler. Nogle af de højere forudsagte opløselighedstal for almindelige opløsningsmidler inkluderer 3,85M for hexan og 9,74M for ethylacetat.