Indhold
Kemikere siger: "Ligesom opløses som." Denne aforisme henviser til et specifikt træk ved molekylerne i et opløsningsmiddel og de opløste stoffer, der vil opløses i det. Denne egenskab er polaritet. Et polært molekyle er et, der har elektriske ladninger mod hinanden; tænk polakker, men med positive og negative i stedet for nord og syd. Hvis du kombinerer to stoffer med polære molekyler, kan de polære molekyler tiltrækkes af hinanden snarere end resten af dem i forbindelserne, de danner, afhængigt af polariteternes størrelse. Vandmolekylet (H20) er stærkt polær, hvorfor vand er så gode til at opløse stoffer. Denne evne har givet vandet ry for at være et universelt opløsningsmiddel.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Polære vandmolekyler samles rundt molekylerne i andre polære forbindelser, og tiltrækningskraften bryder forbindelserne fra hinanden. Vandmolekyler omgiver hvert molekyle, når det bryder væk, og molekylet skifter til opløsning.
Som små magneter
Hvert vandmolekyle er en kombination af to hydrogenatomer og et iltatom. Hvis hydrogenatomerne arrangerede sig symmetrisk på hver side af oxygenatomet, ville molekylet være elektrisk neutralt. Det er dog ikke hvad der sker. De to hydrogener arrangerer sig ved 10-ur-og 2-ur-positioner, ligesom Mickey Mouses ører. Dette giver vandmolekylet en nettopositiv ladning på hydrogensiden og en negativ ladning på den anden side. Hvert molekyle er som en mikroskopisk magnet tiltrukket af den modsatte pol i det tilstødende molekyle.
Hvordan stoffer opløses
To typer stoffer opløses i vand: ioniske forbindelser, såsom natriumchlorid (NaCl eller bordsalt) og forbindelser sammensat af større molekyler, der har en nettoladning på grund af deres atomer. Ammoniak (NH3) er et eksempel på den anden type. De tre hydrogener er arrangeret asymmetrisk på nitrogenet, hvilket skaber en nettopositiv ladning på den ene side og en negativ på den anden.
Når du introducerer et polært opløst stof i vand, opfører vandmolekylerne sig som små magneter tiltrukket af metal. De samles omkring de opladede molekyler i opløsningen, indtil den tiltrækningskraft, de skaber, bliver større end den for bindingen, der holder opløsningen sammen. Når hvert opløst molekyle gradvist bryder væk, omgiver vandmolekyler det, og det drifter til opløsning. Hvis opløsningen er et fast stof, sker denne proces gradvist. Overflademolekylerne er de første, der udsætter dem, der udsætter dem under for vandmolekyler, der endnu ikke er bundet.
Hvis nok molekyler driver ind i opløsningen, kan opløsningen nå mætning. En given beholder har et endeligt antal vandmolekyler. Når alle af dem er blevet elektrostatisk "fastgjort" for at opløse atomer eller molekyler, vil ikke mere af opløsningen opløses. På dette tidspunkt er opløsningen mættet.
En fysisk eller kemisk proces?
En fysisk ændring, såsom frysning af vand eller issmeltning, ændrer ikke de kemiske egenskaber af forbindelsen, der gennemgår ændringen, mens en kemisk proces gør det. Et eksempel på en kemisk ændring er forbrændingsprocessen, hvorved ilt kombineres med kulstof for at producere kuldioxid. CO2 har forskellige kemiske egenskaber end ilt og kulstof, der kombineres for at danne det.
Det er ikke klart, om opløsning af et stof i vand er en fysisk eller kemisk proces. Når du opløser en ionisk forbindelse, såsom salt, bliver den resulterende ioniske opløsning en elektrolyt med forskellige kemiske egenskaber end rent vand. Det ville gøre det til en kemisk proces. På den anden side kan du genvinde alt salt i dets oprindelige form ved hjælp af den fysiske proces med kogning af vandet. Når større molekyler som sukker opløses i vand, forbliver sukkermolekylerne intakte, og opløsningen bliver ikke ionisk. I sådanne tilfælde er opløsning tydeligere en fysisk proces.