Come si dissolvono i legami polari covalenti in acqua?

Piuttosto, Composti con legami covalenti si dissolvono in acqua.

L'acqua circonda i siti polari delle molecole all'interfaccia con il soluto (sia esso un solido, un liquido o un gas) e allontana le molecole.

Quando soluto si dissolve in a solvente, le singole particelle del soluto si separano dai loro vicini e si muovono tra gli spazi delle particelle di solvente.

Le particelle di solvente si scontrano con le particelle di soluto e il forze intermolecolari di attrazione tra le particelle di soluto e di solvente "trattengono" le particelle di soluto negli spazi.

Ci sono tre passaggi per il processo di dissoluzione:

1. Le particelle di solvente devono separarsi per fare spazio alle particelle di soluto. Questo processo richiede energia per superare le forze di attrazione tra le particelle di solvente. Questo primo passo è endotermico.

2. Le particelle di soluto devono separarsi dai loro vicini. Questo processo richiede anche energia per superare le forze di attrazione tra le particelle di soluto. Il secondo passo è endotermico.

3. Quando le particelle di soluto si muovono tra le particelle di solvente, il forze intermolecolari di attrazione tra il soluto e il solvente afferrano e le particelle "scattano" indietro e si avvicinano. Questo processo rilascia energia. L'ultimo passo nel processo di dissoluzione è esotermico.

Considera il processo di dissoluzione di un cubetto di zucchero (C₁₂H₂₂O₁₁) in acqua.

Nel modello che riempie lo spazio di saccarosio (in basso), il rosso rappresenta l'ossigeno, il grigio chiaro rappresenta l'idrogeno e il grigio scuro rappresenta il carbonio.

Come l'acqua, il saccarosio ha atomi di ossigeno legati ad atomi di idrogeno (legami OH). Le aree vicine agli atomi di ossigeno sono leggermente negative e le aree vicine agli atomi di idrogeno sono leggermente positive. Cioè, i legami OH sono polari.

Le molecole di saccarosio sono attratte l'una dall'altra a causa delle attrazioni dipolo-dipolo tra gli atomi di O in una molecola e gli atomi di H nelle molecole vicine. Queste attrazioni particolarmente forti sono chiamate legami di idrogeno.

Il saccarosio ha diversi gruppi polari OH. Questo è il motivo per cui si dissolve in acqua

Tuttavia, i legami covalenti all'interno della molecola non sono rotti. Piuttosto, stai rompendo i legami idrogeno che trattengono le molecole di saccarosio tra loro nel cristallo.

Se aggiungiamo acqua, i gruppi OH nell'acqua formano legami idrogeno con le molecole di saccarosio nel cristallo. A loro volta, le molecole di saccarosio usano i loro gruppi OH per formare legami H con le molecole d'acqua.

Di seguito vediamo un'immagine di molecole d'acqua che attaccano la superficie del saccarosio.

Le forze intermolecolari tra le molecole di saccarosio sono più deboli di quelle tra le molecole di saccarosio e l'acqua.

Le molecole d'acqua circondano le molecole di saccarosio, sostituendo i legami H di saccarosio-saccarosio con legami H di saccarosio-acqua.

Alla fine, le molecole di saccarosio lasciano la superficie del cristallo e si disperdono attraverso l'acqua come molecole di saccarosio idratate.

Finiamo con una soluzione di molecole di saccarosio idratate in acqua.

Gli stessi processi si verificano quando una qualsiasi molecola polare si dissolve in un solvente polare.

Se le forze intermolecolari di attrazione solvente-solvente sono maggiori delle forze solvente-solvente, la sostanza sarà solubile.

La solubilità dipende dalle forze delle forze intermolecolari (cioè dalla polarità del solvente).

I punti di forza relativi sono: legami H> dipolo-dipolo> dipolo indotto da dipolo> dispersione di Londra.

Quindi, un solvente che è solo in grado di interazioni dipolo-dipolo non sarà un buon solvente per il saccarosio come l'acqua (che ha un legame H).