W tekście „Związek między polarnością a rozpuszczalnością substancji” widziałeś, że generalnie rozpuszczają się substancje polarne rozpuszczają się w rozpuszczalnikach, które również są polarne, a substancje niepolarne również rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarny. Nie jest to jednak reguła, która może dotyczyć wszystkich przypadków rozpuszczalności.
Na przykład cukier rozpuszcza się w wodzie, ale olej nie. Prawdą jest, że cząsteczki wody i cukru są polarne, podczas gdy cząsteczki oleju są niepolarne, ale są to typy siły międzycząsteczkowe między cząsteczkami tych izolowanych substancji i między sobą, które dostarczają nam wyjaśnienia tego fakt.
Zanim zobaczymy, czym są te siły, pamiętaj, że ze względu na intensywność silniejsze jest wiązanie wodorowe, po której następuje stała siła dipolowa, a najsłabsza jest indukowana siła dipolowa.
Zarówno cząsteczki wody, jak i cukru (sacharoza - C12H22O11), przedstawiają atomy tlenu związane z atomami wodoru, tworząc grupy ─ O ─ H. To znaczy że
między cząsteczkami wody i między cząsteczkami cukru mogą wystąpić interakcje międzycząsteczkowe wiązania wodorowe.
Dlatego cząsteczki wody są w stanie owijać cząsteczki cukru, które były ściśle związane ze sobą w postaci kryształów i oddzielać je, zapobiegając ich ponownemu połączeniu. Cukier jest więc świetnie rozpuszczalny w wodzie i możemy go rozpuścić do 33 g w 100 g wody o temperaturze 20ºC.
Teraz olej i woda nie mieszają się. Nie oznacza to, że olej nie jest przyciągany do wody, ponieważ rozprowadza się po powierzchni wody, a nie ma kształtu kulisty, zdradza nam, że poszukuje kształtu, w którym większa ilość molekuł oleju styka się z molekułami oleju. Woda.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Jednak, przyciąganie między cząsteczkami wody jest znacznie większe (wiązanie wodorowe) niż przyciąganie między cząsteczkami oleju i wody. Dlatego cząsteczki oleju nie mogą zerwać wiązania między dwiema sąsiednimi cząsteczkami wody.
To prowadzi nas do wniosku, że:
„Jeżeli istniejąca siła międzycząsteczkowa jest bardziej intensywna niż możliwa nowa interakcja, to substancja rozpuszczona nie rozpuszcza się, pozostaje pierwotne wiązanie. Ale jeśli nowa interakcja jest silniejsza, substancja rozpuszczona ulegnie solubilizacji, zrywając wiązania międzycząsteczkowe substancji”.
Innym przykładem, który pokazuje nam znaczenie sił międzycząsteczkowych dla rozpuszczalności materiałów, jest jod, woda i benzen. Na poniższym schemacie mamy, że jod dobrze rozpuszcza się w benzenie i jest słabo rozpuszczalny w wodzie, woda i benzen są całkowicie niemieszalny, a gdy mamy mieszaninę benzenu i wody, a następnie dodamy jod, rozpuszcza się on tylko w benzen:
Benzen i jod są niepolarne, łatwiej się mieszają niż woda, która jest polarna. Ale tak naprawdę wyjaśnia to, że indukowane międzycząsteczkowe siły dipolowe między cząsteczkami niepolarnymi są słabe w porównaniu z wiązaniami wodorowymi wody.
Dlatego, ponieważ istniejące interakcje między cząsteczkami wody są silniejsze niż możliwe nowe than oddziaływania, wiązania wodorowe nie są zerwane i podczas mieszania benzenu i obserwuje się układ dwufazowy Woda.
Nowe interakcje, które powstają między cząsteczkami jodu i cząsteczkami benzenu, są bardziej intensywne niż te, które zachodzą między cząsteczkami tych izolowanych substancji.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Związek między wytrzymałością międzycząsteczkową a rozpuszczalnością substancji”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/relacao-entre-forca-intermolecular-solubilidade-das-substancias.htm. Dostęp 27 czerwca 2021 r.
