Hvorfor er vand “ det universelle ” opløsningsmiddel?

For at adressere direkte, hvor sætningen kommer fra:

Vand kaldes “universal” opløsningsmiddel “fordi det opløser flere stoffer end nogen anden væske. – USGS

Hvad er ideelle kvaliteter af opløsningsmiddel?

Styrken af et opløsningsmiddel kan tilskrives styrken af dets intermolekylære kræfter som London-kræfter, dipol-dipolkræfter, ioninduceret dipol og hydrogenbinding. Disse er kræfter til tiltrækning og frastødning. Solvation opstår, når et molekyle er omgivet af opløsningsmidlet, så når der er stærke intermolekylære kræfter, opstår stærkere solvation.

Hydrogenbindingen

Vand bruger hydrogenbindingen, en type af intermolekylær kraft, der opleves, når brint tiltrækkes af de elektronegative atomer nitrogen, ilt eller fluor. Hydrogenbinding er den stærkeste intermolekylære kraft.

Hydrofobi

Vand er en stor opløsningsmiddel til hydrofile molekyler, men hydrofobe molekyler forstyrres pr. definition ikke let af vand. Dette gør en klar undtagelse fra ideen om “Universal Solvent”. Jeg har ikke læst nogen litteratur, der hævder, at den faktisk er det bedste opløsningsmiddel, men det fungerer godt i mange kemiske situationer.

TL; DR: Vand er utroligt let at få og arbejde med.

I sin helhed

Vand er et godt opløsningsmiddel til polære forbindelser ^{[citat behov]} , og årsagerne til dette er ret godt lagt af John Snow , men det er ikke rigtig det, der gør det til det universelle opløsningsmiddel.

I stedet gør en række andre tilfældige egenskaber det til et populært valg:

Tilgængelighed

Der “en masse af vand ^{[citat behov]} . Det bogstaveligt talt falder ned fra himlen. Dette betyder, at det for de fleste applikationer det absolut billigste opløsningsmiddel til rådighed.

Reaktivitet

Vand er et rimeligt stabilt molekyle. Få ting, du kan opløse i vand forventes at reagere markant med det. Det vil ikke let brænde eller forbrænde, selv i dampform, og dets høje varmekapacitet og udbredelse (se ovenfor) betyder, at det effektivt kan slukke for de fleste løbende reaktioner, der kan forekomme, såsom brande (der er tidspunkter, når der tilsættes vand til en brand er en dårlig idé, især måske i et laboratorium, men selv i disse tider kan problemet løses ved at tilføje meget vand).

Toksicitet

I modsætning til andre almindelige opløsningsmidler er vand ikke giftigt ^{[citat nødvendigt]} og er ikke en bio- eller miljøfare. Dette betyder, at ubrugt opløsningsmiddel kan bortskaffes uden særlige forholdsregler, og hvis opløst stof kan bortskaffes trivielt, opløsningsmidlet kan også.

Renhed og stabilitet

Vand er overalt ^{[citat behov]} , hvilket giver det en anden unik egenskab : I modsætning til mange andre opløsningsmidler absorberer vand ikke atmosfærisk vanddamp og mindsker dets renhed som en selvfølge. (Det vil naturligvis stadig udveksle vand med den atmosfæriske damp, men det ændrer ikke væsentligt make-up.)

Destilleret 100% vand forbliver mere eller mindre rent, medmindre noget aktivt tilsættes til det, som, selvom det ikke er unikt, er nyttigt og noget ualmindeligt. Vandmolekyler nedbrydes heller ikke spontant under de mest sunde forhold.

Driftstemperaturer

Vand er flydende ved en lang række temperaturer, der strækker sig fra 0 ° C til 100 ° C. Under laboratorieforhold på ~ 1 atm og 20-25 ° C er vand en velopdragen og praktisk væske.

Desuden, mens væskefasen er tilgængelig ved en lang række temperaturer, er de faste og gasformige tilstande ikke uden for rækkevidde, når man bruger endda ekstremt grundlæggende udstyr. Kølevand til godt under frysepunktet, siger -18 ° C eller til kogning, er begge trivielle aktiviteter ved hjælp af udstyr, der ikke kun er tilgængeligt i alle laboratorier, men endda i de fleste hjem.

Kort sagt …

Vand er ikke altid det bedste værktøj til jobbet, men det er næsten altid godt eller godt, i det mindste når man arbejder med polære forbindelser. Et almindeligt alternativ til vand er ethylalkohol, som har lignende polære egenskaber og driftstemperaturer, men ethanol har svagheder i de andre kategorier, der er nævnt her, dvs. dets reaktivitet, dets absorption af vanddamp og prisen.

Kommentarer

• @Babounet: Mangel på rent vand. Problemet er, at ‘ ikke (normalt) får vandet, det ‘ gør det drikkevand. Generelle sanitetsopgraderinger og tilgængeligheden af billige afsaltnings- og oprensningsmetoder hjælper allerede med at løse dette problem, udover hvilket spørgsmålet om vandulighed ligger uden for dette websteds anvendelsesområde. En kan selvfølgelig politisere noget, men nogle gange er det ‘ godt at tage en hurtig vejrtrækning for at overveje, om man skulle .
• Ja, jeg er enig i, at du har besvaret spørgsmålet. Men jeg tror, nogle af dine udsagn kan være let vildledende.
• Leden antyder, at vand ‘ s evne som opløsningsmiddel er irrelevant, hvilket ikke er tilfældet, og at universalopløsningsmiddel som ” i stand til at opløse noget ” er ingen del af betydningen eller brugen af sætning, hvilket heller ikke er tilfældet.
• Ja, bortset fra at årsagen til, at sætningen overhovedet bruges snarere end en, der er mere nøjagtig , er på grund af historien.
• Ja, det er prævidenskabelig historie, irrelevant for næsten alt. Bortset fra, du ved, spørgsmål om anvendelsen og betydningen af sætninger, der kommer direkte fra den historie. Som du har det, antyder du, at sætningen ” universalopløsningsmiddel ” som anvendt på vand er helt skilt fra sætningen ‘ s historie og har intet at gøre med den tidligere betydning, når faktisk den eneste grund til, at sætningen eksisterer eller overhovedet bruges, er på grund af den tidligere brug. Viden om historie og oprindelse er nyttig. Dit svar og din argumentation her synes at antyde, at vi skal glemme, at der findes historie. Jeg er uenig.

Bare for at give et alternativt svar:

Overvej en opløsningsmiddelblandbarhedstabel som den sammenkædede.

Hvad er det mindst blandbare opløsningsmiddel? Vand! Vand er det værste opløsningsmiddel. Vand kan ikke blandes med 17 ud af 30 af de andre opførte opløsningsmidler.

Der er 6 opløsningsmidler i tabellen, der er blandbare med alle de andre opløsningsmidler: ethanol, acetone, tetrahydrofuran, n- & iso-propanol og dioxan.

Hvorfor er vand et så dårligt opløsningsmiddel? Brintbindinger. Vandmolekyler er stærkt hydrogenbundet til andre vandmolekyler. For at opløse noget andet skal disse hydrogenbindinger brydes.

For en anden formodning skal du se på tværs af det periodiske system. Hvad opløses vand stabilt? Opløser vand guld, sølv, kobber, tin, bly, aluminium og mange andre metaller og metaloider som antimon, silicium og germanium, som kviksølv gør ?

Der er ikke noget universelt ved vand, bortset fra at der er meget af det på Jorden, og vi har brug for det for at leve.

Kommentarer

• Jeg ‘ Jeg vover at sige, at der ‘ meget vand overalt undtagen Jorden, tho ‘, men til hver sin egen.
• Jeg synes, det skulle bemærkes, at der er en forskel mellem opløselighed og blandbarhed, men dette er et godt bidrag.
• ” blandbar ” betyder gensidigt opløseligt i alle forhold

Da vand er polært som du bemærker, og “som opløses ligesom “forbliver et godt princip, jeg synes svaret er, at masser af masser af stoffer er polære. De fleste (ioniske) salte er f.eks. Selv stoffer, der er polære kovalente, er i det mindste let polære og så noget opløselige (og med omrøring mere opløselige). Så du skal være virkelig ikke-polær (f.eks. Kulbrinter, “olier”) for ikke at være opløselig i vand.

Det er værd at bemærke noget af historien bag udtrykket “universal opløsningsmiddel”, og hvorfor det bruges, selvom vand ikke er virkelig universelt eller endda nødvendigvis det mest alsidige opløsningsmiddel, der er tilgængeligt.

Før kemi eksisterede, og for den sags skyld inden videnskab eksisterede som den praksis, vi ville anerkende i dag, var alkymi en vigtig protoscience. En række vigtige gennembrud og forbedringer opstod på grund af alkymists arbejde, og for alt det, der ofte blev begravet i mystik (og til tider bedrageri), begyndte alkymi at undersøge stoffets kemiske egenskaber. Kemi udviklede sig stort set som reaktion på alkymi, idet de afviste de mystiske underlag og anvendte den videnskabelige metode.

Inden for alkymi var der en tro på eksistensen af et “universelt opløsningsmiddel”, som ville være en del af processen for at producere filosofens sten og / eller transmittere bly til guld. Talrige alkymister hævdede, at de vidste, hvordan man fremstiller det, mens mange andre betragtede det som et af deres største, overordnede mål, det sværeste eller hemmeligste skridt i at opnå hvad som helst kræfter, de troede, de kunne opnå gennem alkymi.

Der er åbenbart aldrig fundet noget kemikalie med de egenskaber, der er beskrevet for dette universelle opløsningsmiddel, men på grund af den kritiske anvendelse af vand som standardopløsningsmiddel i kemisk arbejde, det er ofte blevet henvist til med titlen. Andre svar beskriver bedre end jeg kan hvorfor vand er et særligt nyttigt opløsningsmiddel.