In che modo la polarità molecolare è collegata alla solubilità?

Perché è così?

Le sostanze polari tendono a dissolversi in solventi polari e le sostanze non polari si dissolvono in solventi non polari.

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 passaggio 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. Questo passaggio 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. Questo ultimo passo è esotermico.

Considera il processo di dissoluzione di un cristallo di sale (#"NaCl"#) in acqua.

Un cristallo di sodio è costituito da una matrice di ioni sodio (giallo) e ioni cloruro (verde).

L'acqua è un solvente polare: il #"O"# end ha un negativo parziale (#δ^-#) e il #"H"# finisce #δ^+# oneri.

Quando metti il ​​sale in acqua, il #δ^+# le estremità delle molecole d'acqua circondano il #"Cl"^-# ioni dal #"NaCl"#, e il #δ^-# le estremità dell'acqua circondano il #"Na"^+# ioni del #"NaCl"#.

Gli ioni diventano solvati (idratati).

Questo è un processo di rilascio di energia.

Quindi, le estremità positive e negative di #"H"_2"O"# che non circonda il #"NaCl"# gli ioni si attraggono, tenendo tutto insieme in una H tridimensionalebonding rete.

The #"NaCl"# si dissolve perché si recupera più energia dall'idratazione del #"Na"^+# e #"Cl"^-# ioni di quelli necessari per rimuovere gli ioni dalla superficie del cristallo.

E se hai un liquido polare come l'etanolo, #"C"_2"H"_5"OH"#?

Si dissolverà in acqua?

Le molecole di etanolo sono attratte l'una dall'altra per legame H.

E le molecole d'acqua sono attratte l'una dall'altra dal legame H.

Se aggiungi delicatamente etanolo all'acqua, potresti ottenere due strati, in cui l'etanolo meno denso si trova sulla parte superiore.

All'interfaccia tra gli strati, le molecole di etanolo possono legarsi con H all'acqua e le molecole di acqua possono legare con H all'etanolo.

Poiché le attrazioni tra le molecole sono simili, le molecole possono mescolarsi liberamente tra loro.

L'acqua e l'etanolo sono miscibili in tutte le proporzioni.

Basta un leggero vortice e abbiamo una miscela omogenea (una soluzione) delle due sostanze.

Cosa succede se si dispone di una sostanza non polare come esano?

Si dissolverà in acqua?

Se aggiungiamo esano all'acqua, l'esano galleggerà sulla parte superiore dell'acqua senza alcuna apparente miscelazione.

Le forze attrattive tra le molecole di esano sono le forze di dispersione di Londra relativamente deboli.

Le forze attrattive tra le molecole d'acqua sono i legami H relativamente forti.

Le uniche forze attrattive tra esano e molecole d'acqua sono le forze di Londra.

Pertanto, alcune molecole di esano entreranno nello strato d'acqua, ma le forti forze attrattive tra le molecole di acqua mantengono fuori la maggior parte delle molecole di esano.

Allo stesso modo, alcune molecole d'acqua entreranno nello strato esano a causa delle forze acqua-esano di Londra.

L'acqua e l'esano sono immiscibili. Non si dissolvono l'uno nell'altro.

Infine, sostanze non polari come esano e pentano si dissolveranno l'una nell'altra?

Le forze attrattive tra le molecole di esano e pentano sono le forze di dispersione di Londra relativamente deboli.

C'è poca resistenza a una molecola di un composto che si muove nell'altro strato.

Quando le molecole di pentano non polari si spostano nell'esano non polare, le forze di Londra vengono interrotte tra le molecole di esano, ma si formano nuove forze di Londra tra molecole di esano e pentano.

Poiché le molecole sono così simili, la struttura della soluzione e i punti di forza delle attrazioni tra le particelle sono molto simili alla struttura e alle attrazioni che si trovano nei liquidi separati.

Quando queste proprietà non sono significativamente diverse nella soluzione rispetto ai liquidi separati, è in gran parte la tendenza naturale di un sistema ad aumentare il disordine (maggiore entropia) che li porta alla soluzione.

Pertanto, la polarità influisce sulla solubilità.

Se il soluto e il solvente hanno approssimativamente la stessa polarità, probabilmente formeranno una soluzione.

"Like dissolve like": I soluti polari si dissolvono in solventi polari; i soluti non polari si dissolvono in solventi non polari.