Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Kuten Pikku Magneetit
- Kuinka aineet liukenevat
- Fysikaalinen vai kemiallinen prosessi?
Kemisteillä on sanonta: "Kuten liukenee kuin." Tämä aforismi viittaa liuottimen molekyylien ja siihen liukenevien liuenneiden aineiden erityisiin ominaisuuksiin. Tämä ominaisuus on napaisuus. Polaarinen molekyyli on sellainen, jonka sähkövaraukset ovat vastakkaisia; ajattele pylväät, mutta positiivisella ja negatiivisella sijaan pohjoisen ja etelän sijasta. Jos yhdistät kaksi ainetta polaaristen molekyylien kanssa, polaariset molekyylit voivat kiinnittyä toisiinsa kuin muihin niiden muodostamiin yhdisteisiin nähden, polaarisuuksien suuruudesta riippuen. Vesimolekyyli (H20) on voimakkaasti polaarinen, minkä vuoksi vesi on niin hyvä liuottamaan aineita. Tämä kyky on antanut vedelle maineen olla universaali liuotin.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Polaariset vesimolekyylit kerääntyvät muiden polaaristen yhdisteiden molekyylien ympärille ja vetovoima hajottaa yhdisteet toisistaan. Vesimolekyylit ympäröivät jokaista molekyyliä, kun se hajoaa, ja molekyyli tippuu liuokseen.
Kuten Pikku Magneetit
Jokainen vesimolekyyli on kahden vetyatomin ja happiatomin yhdistelmä. Jos vetyatomit olisivat järjestäytyneet symmetrisesti happiatomin molemmille puolille, molekyyli olisi sähköisesti neutraali. Sitä ei kuitenkaan tapahdu. Kaksi vetyä järjestelevät itsensä 10- ja 2-asemassa, aivan kuten Mikki Hiirien korvat. Tämä antaa vesimolekyylin positiivisen nettovarauksen vetypuolella ja negatiivisen varauksen toisella puolella. Jokainen molekyyli on kuin mikroskooppinen magneetti, joka vetää viereisen molekyylin vastakkaiseen napaan.
Kuinka aineet liukenevat
Kaksi tyyppiset aineet liukenevat veteen: ioniset yhdisteet, kuten natriumkloridi (NaCl tai pöytäsuola) ja yhdisteet, jotka koostuvat suuremmista molekyyleistä, joiden nettovaraus johtuu atomiensa järjestelystä. Ammoniakki (NH3) on esimerkki toisesta tyypistä. Kolme vetyä on sijoitettu epäsymmetrisesti typpeen, muodostaen positiivisen nettovarauksen toisella puolella ja negatiivisen toisella puolella.
Kun syötät polaarista liuotinta ainetta veteen, vesimolekyylit käyttäytyvät kuin pienet magneetit, jotka vetävät metallia. Ne keräävät liuenneen aineen varautuneiden molekyylien ympärille, kunnes niiden luoma vetovoima tulee suuremmaksi kuin sidoksen, joka pitää liuenneen aineen yhdessä. Kun jokainen liuennut molekyyli hajoaa vähitellen, vesimolekyylit ympäröivät sitä, ja se ajautuu liuokseen. Jos liuotettu aine on kiinteää ainetta, tämä prosessi tapahtuu vähitellen. Pintamolekyylit ovat ensimmäiset, jotka altistavat alla olevat vesimolekyylit, jotka eivät ole vielä sitoutuneet.
Jos tarpeeksi molekyylejä ajautuu liuokseen, liuos voi saavuttaa kylläisyyden. Tietyssä astiassa on äärellinen määrä vesimolekyylejä. Sen jälkeen kun kaikki niistä on sähköstaattisesti "juuttunut" atomien tai molekyylien liuottamiseen, liuenneesta aineesta ei enää liukene. Tässä vaiheessa liuos on kyllästetty.
Fysikaalinen vai kemiallinen prosessi?
Fysikaalinen muutos, kuten veden jäätyminen tai jään sulaminen, ei muuta muutoksen kohteena olevan yhdisteen kemiallisia ominaisuuksia, kun taas kemiallinen prosessi. Esimerkki kemiallisesta muutoksesta on palamisprosessi, jossa happi yhdistyy hiilen kanssa tuottamaan hiilidioksidia. CO2 on erilaiset kemialliset ominaisuudet kuin happi ja hiili, jotka yhdistyvät sen muodostamiseksi.
Ei ole selvää, onko aineen liuottaminen veteen fysikaalinen vai kemiallinen prosessi. Kun liuotat ionisen yhdisteen, kuten suolan, tuloksena olevasta ioniliuoksesta tulee elektrolyytti, jolla on erilaiset kemialliset ominaisuudet kuin puhtaalla vedellä. Se tekisi siitä kemiallisen prosessin. Toisaalta voit ottaa talteen kaiken suolan alkuperäisessä muodossaan veden kiehuvan fyysisen prosessin avulla. Kun suuret molekyylit, kuten sokeri, liukenevat veteen, sokerimolekyylit pysyvät ehjinä eikä liuos muutu ioniseksi. Tällaisissa tapauksissa hajoaminen on selkeämmin fyysinen prosessi.